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BREVET d' INVENTION PERFECTIONNEMENTS A LA FABRICATION DU ZINC
Dans la fabrication du zino il est généralement nésessaire de con- denser la vapeur de zinc à partir d'un mélange gazeux, et l'on renoon... tre des difficultés pour effectuer cette condensation de façon satis- faisante lorsque la concentration du zino dans les gaz est faible. o'est le cas lorsque du zino est réduit à partir d'un minerai fritté dans un four soufflé,et la difficulté de recueillir le zinc d'un four .soufflé sous forme de zinc métallique a constitua un facteur important de l'éoheo de beaucoup de tentatives de produire du zinc de cette manière.
Le mélange gazeux d'un four soufflé à zino, ne contient qu'environ 5µµ, en volume de vapeur de zinc avec une quantité analogue .d'anhydride carbonique,et dans une telle concentration la tendance du zinc à s'oxy der suivant l'équation
ZN + CO2 @ ZnO +c 00 est très prononcée lorsque la température tombe de 900 0 jusqu'au point de rosée. A cet égard, le problème de fabriquer de la poudre de zinc de haute qualité est tout à fait différent de celui qui se pose lorsque du zinc doit être obtenu à partir des gaz provenant de 1a fu- nion en cornues. Ces gaz contiennent ordinairement environ 50% de zino et le reste est principalement formé d'oxyde de carbone, avec seu- lement une petite quantité d'anhydride carbonique.
Alors même que, pendant la condensation,toute l'anhydride carbonique contenue dans cee
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gaz pouvait t rér.giz^ avec le zinc, seule une patita fraction du zinc serait oxydée et 1. pou8sirf) de zinc de hl'i,ut.,;< qualité pourrait en- ocre être condensée. D'autre par't, d<,ns un gaz de four souffla il pauut. à avoir en présence suffisamment d'anhydride carbonique pour oxyder toute la. vapeur de zinc, et il ept ennentlel d'empêcher cette réaction el l'on veut obtenir de la poussière de zinc de haute qualité" Il a, antérieurement été reconnu que lc refroidi moment rapide est Déoe8'1.1r' pour empêcher l'oxydation dE" la vapeur de zinc avant qu'élu le soit condensée soue forme de poussière.
L8. demanderesse a trouve que ce refroidissement rapide est par lui-même ineut'fisnt pour acsu- rar la, récupération ultérieure ds pOU8siol'e de zinc à haute teneur cn zinc méta.l1ique, partir d'un méifirge gazeux contenant tellement pou d vapeur de zinc qU8 la teneur en anhydride carbonique est surri..
8.:cnte pour oxyder une fraction considérable de la, vapeur de zinc..En particulier on a, observé que 1'1 poussiére de zinc qui ont antrntnée di13ectGment a. travers le sY8tme refroidinnoup et qui est ultérieure ruent recueillie à. busse température dans une chambre 8 811,CS, est haute teneur en zinc métallique,m'1Ís que la portion de la poussière qui se sépare par dépôt et qui reste dans le rerroidiFH'8ur est de qualité inférieure. Si ion pou:elére, nu3. P, leF! dimensions de pur- ticulc:r, paut rester dane le rafro3.dine,eur, llc qzt partiellement oxy, dée par 1"JF1 gaz chl:1,ude qui p.'3.8fH nt ultérieuremant aur elle, et il est spécialement important d* éviter cette oxydation de la matière après qu'elle a été col1de1J:ëÚ'.
Conformément à la présente inv8ntlon,on produit de 111 poussière, de zinc à. teneur élevée en zinc métël,J1ique, partir d'un gaz ne conte-* Y1'1nt qu'une petite proportion de- vapeur do zinc ainsi qu'une propor- tion analogue d' !1nh; dride oirl:)orîque,p-,ir un r.>rroi dl F'(1(11T1nt brusque d'un courant do gaz jusqu'à une température Inférieure au point de I3vlidificat.i<Jn du zinc, avec le résultat qu'il se forme de la pous!'1ière do zinc, et en empêchbnt cetco poussière de rester en contact avec des ga,z chauds. Le refroidissement brusque sert condenser le zinc en forme de poussière de zinc de hrute qua1i té, et, 's'il ne lui est pa parma do rester en contact c,voc des gaz ohauds, elle -ne s'oxydêra par,
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facilement.
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Il est à observer que ce n'est pas l'oxydation par l'air qui est cause que la poussière de zinc est de qualité inférieure, maisbien 1'oxydation par la réaction avec l'anhydride carbonique, de, sorte que la chose importante est de séparer la poussière de zinc et l'anhydride carbonique chaude aussi complètement que possible.
Une manière d'atteindre au résultat désiré est de refroidir tous les gaz très rapidement, de façon que la quantité d'oxyde contenue dans la poussière de zinc au moment où elle se forme est minimisés, et d'amener les gaz à s'écouler tellement rapidement, par exemple à travers un ou plusieurs tubes rectilignes refroidis à l'eau,que pra- tiquement toute la poussière de zinc est entraînée par les gaz refroi- dis au lieu d'être laissée en arrière pour venir en contact avec de nouveaux gaz chauds.
Cependant, il n'est pas toujours nécessaire d'en- trafner en avant toute la poussière, pourvu que toute poussière qui peut se séparer du courant de gaz est mise hors de contact d'avec les gaz chauds. si, par exemple,on utilise une disposition de refroidisseur dans laquelle les gaz passent d'abord vers le bas et ensuite vers le haut dans des tubes verticaux,le zinc qui se sépare dans une chambre intermédiaire à la partie inférieure ou. les gaz changent leur direc- tion d'écoulement, doit être enlevé mécaniquement soit d'une manière continue soit à de fréquents intervalles.
L'invention est particulièrement applicable au traitement de gaz engendrés en fondant du minerai de zinc dans un four soufflé,comme décrit dans une demande de brevet de même date de la demanderesse, pour " Perfectionnement à la fabrication du zinc".
Deux formes d'installations peuvent être employées en exécutant l'invention, sont représentées schématiquement dans les dessins aonexés,
L'installation représentée dans la fig. 1 comprend un four soufflé comportant une cuve 1 avec des tuyères 3 et servant réduire du mine-. rai ou de l'oxyde de. zinc et à produire un mélange de vapeur de zino, d'azote,d'anhydride carbonique et¯d'oxyde de carbone, qui s'écoule vers le haut, à travers un lit chauffé de carbone,10,le tout comme dé- crit en détail dans la demende de brevet précitée.
Les gaz à une tem- pérature de l'ordre de 1000 C. sortent par une ouverture Si, allant vers un faisceau de tubes 'de fer verticaux 22, qui peuvent individuel-
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lùmcnt avoir environ io cm de diamètre et 3 m de longueur), et qui sont r8froidis l'eau. Le système de refroidif38ement peut être dR tout type convenable et pour in facilite seules l'entrée 4 et la. sortie 5 de leeuu ont été représentées.
Les gaz caéooulnt dîna les tubes à grande -vitesse, c'est dire au moins à 3 m à la aecondo et les - gaz sont refroidis à une température inférieure ,' 4?DOC pendant leur passage* A 1: vitesse élevée considérée, la. pOUBf3ièN'> de zinc formée par ce refroidissement et entravée par len g1;l.z refroidia au lieu de - se déposer danr3 les tubes,de sorte que l'oxydation de la pousniere de zinc est évitée dans une large mesure. En dehors des tubea, 1 pOUt:1... sièro peut ëtra séparée des gaz de toute manière convenables Dane l'appareil illustré dans la figure 1,unE.\ certaine quantité de pouh- sière fie sépare et tombe dans une trémie 2hore du CoMtact direct avec le courant principal der gz chauds; la. poussière ds zinc est retirée de cette trémie à intervalles.
Les gaz contenant encore 1'9. plupart de 1 poussière de zinc pza+ent ,lo.^a en direction l'1.aoe1.1dante (Ili'nr-3 le conduit 24s ou 8' effE.ctue un refroid1S1pèment eupplém#<nts.i:"r3, 'Vers une cha.mbr6 pochée, fermée,où lIt, sont filtrés à travers des suce 26. A l'aide diz dispositif de secou'i-ge 3 iex sacs sont fiméquàc- ment I^ieurt4a pour en détacher la poussiers de zinc, qui est recueillît, dans des trémies inférisures 27, on obtient ainsi que 1-;, poussière ne rEEts pas longtemps en contact avec lef. gn.z p<.8r:J"11Jt travers lan Race La température peut ici n'être que de -qo0o,mait, il convient d'évit8r le contact prolongé cl0 1,,. pOU88i?Jj:'8 de zinc avec lef gaz,même ') cette température. Les gti.z,débr.w'â8Fds de 111, pour.pre de zinc,qui"tent l'4p- pareil p),r une sortie 2q.
Dans une opération type,les g:'1Z et vapeura pénétrant da.ne leq tu- bac peuvent contenir en volume FI' ds zinc et 5 d'anhydride carbot1ique: le rG8tnt constitué principalement par de l'oxyde de carbone st dG l'azote. A partir de pareil rrél.±1,nge,ll est poaaibleyen utiliMnt l'iDstallatio11 représentée d8.l1S la figure 1,,de, produire de la palieniè ré, de zinc CJnt8Da.ut pluîi de 90 de zinc métallique dont les p,,r-.ticu,
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les ont une dimension de l'ordre du millième de millimètre;la. dimen..
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sion don particules vrrie avec la, c0nceTItro,tion du zinc dns 1eR gaz trai tés.
Dans l'insta,ll.:.tian représentée d" .n8 l. fig 1 Zea gaz sont efroi.
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dis jusqu'en dessous de 420 C pendant un passuge à travers des tubes droite. S'il y a inconvénient constituer la longueur requise de tu- bes refroidisseurs en une seule longueur droite, les gaz peuvent tra- verser en série deux faisceaux de tubes refroidisseurs, mais des pré- cautions doivent être prises pour que 1a poussière de zino qui se sépare là où les gaz changent leur direction d'écoulement,ne reste pas en contact avec les gaz chauds.
Dans l'installation représentée dans la fig. 2, les gaz contenant du zinc,engendrés par un four soufflé 1,sortent par une ouverture 21 comme décrit pour la fig. l. Delà les gaz passent en direction desoen- dante à travers un faisceau de tubes de fer verticaux refroidie par l'eau, 29, et ensuite en direction ascendante par un autre faisceau de tubes verticaux refroidis à l'sau, 30. Dans leur passage d'un faisceau à l'autre,les gaz subissent un changement de direction dans l'espace 31 et une certaine quantité de poussière de zino s'y sépare; pour empêcher cette poussière de zinc de rester en contact avec les gaz chauds,on prévoit un transporteur 32 sur lequel elle tomba, de manière qu'elle soit enlevée pressque aussi rapidemet qu'elle as dépose.
Les gaz ayant ascensionnés le second faisceau de tiubes refroidi; l'eau, quittent l'appareil par une sortie 33, contenant encore de la poussière de zinc,qui peut être enlevée de toute manière convenable comme,par exemple, dans une chambre , poches,comme déjà décrit et illustré dans la fig.l.
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INVENTION PATENT IMPROVEMENTS IN THE MANUFACTURING OF ZINC
In the manufacture of zino it is generally necessary to condense the zinc vapor from a gas mixture, and there are difficulties in carrying out this condensation satisfactorily when the concentration of the zino in throttle is low. This is the case when zino is reduced from sintered ore in a blown furnace, and the difficulty of collecting zinc from a blown furnace as metallic zinc has been an important factor in the eoheo of many attempts to produce zinc in this way.
The gas mixture from a blown zino furnace contains only about 5µµ by volume of zinc vapor with a similar amount of carbon dioxide, and in such a concentration the tendency of zinc to oxidize depending on the 'equation
ZN + CO2 @ ZnO + c 00 is very pronounced when the temperature drops from 900 0 to the dew point. In this regard, the problem of making high quality zinc powder is quite different from that which arises when zinc is to be obtained from gases from retort fusion. These gases usually contain about 50% zino and the remainder is mainly carbon monoxide, with only a small amount of carbon dioxide.
Even though, during condensation, all the carbon dioxide contained in this
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The gas could be mixed with the zinc, only a fraction of the zinc would be oxidized and 1. for the zinc of the hl'i, ut., the quality could be condensed. On the other hand, in an oven gas blew it pauuu. to have in the presence of sufficient carbon dioxide to oxidize all of the. zinc vapor, and it is also especially important to prevent this reaction and to obtain high quality zinc dust. "It has previously been recognized that the rapid cooling is deoe8'1.1r 'to prevent oxidation of the zinc vapor before it is condensed to form dust.
L8. Applicant has found that this rapid cooling is in itself useful for supporting the subsequent recovery of zinc powder with a high meta.lic zinc content, from a gas melting pot containing so much vapor. zinc which the carbon dioxide content is surri ..
8.: It works to oxidize a considerable fraction of the zinc vapor. In particular, it has been observed that the zinc dust which has entered di13ectly has. through the cooled system and which is subsequent rush collected at. Busse temperature in chamber 8 811, CS, is high in metallic zinc, so that the portion of the dust which settles off and remains in the cooler is of inferior quality. If ion pou: elére, nu3. P, leF! dimensions of pur- ticulc: r, paut stay in the rafro3.dine, eur, llc qzt partially oxy, due by 1 "JF1 gas chl: 1, ude which p.'3.8fH nt later on, and it is especially important to avoid this oxidation of the material after it has been col1de1J: ëÚ '.
According to the present inv8ntlon, 111 dust, zinc to. high content of metallic zinc from a gas containing only a small proportion of zinc vapor as well as a similar proportion of! 1nh; dride oirl :) orîque, p-, ir un r.> rroi dl F '(1 (sudden 11T1nt of a current of gas to a temperature lower than the point of I3vlidificat.i <Jn of zinc, with the result that Zinc dust forms, and prevents this dust from remaining in contact with hot gases. Abrupt cooling serves to condense the zinc into high-grade zinc dust, and, ' if it is not parma to keep in contact with it, voc hot gases, it will not oxidize by,
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easily.
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It is to be observed that it is not the oxidation by air which causes the zinc dust to be of inferior quality, but rather the oxidation by the reaction with carbon dioxide, so that the important thing is to separate the zinc dust and hot carbon dioxide as completely as possible.
One way to achieve the desired result is to cool all the gases very quickly, so that the amount of oxide contained in the zinc dust at the time it is formed is minimized, and to cause the gases to flow. so quickly, for example through one or more water-cooled straight tubes, that almost all the zinc dust is carried away by the cooled gases instead of being left behind to come in contact with new hot gases.
However, it is not always necessary to entrap all the dust forward, provided that any dust which may separate from the gas stream is removed from contact with the hot gases. if, for example, a cooler arrangement is used in which the gases pass first downwards and then upwards in vertical tubes, the zinc which separates in an intermediate chamber at the bottom or. gases change their direction of flow, must be removed mechanically either continuously or at frequent intervals.
The invention is particularly applicable to the treatment of gases generated by melting zinc ore in a blown furnace, as described in a patent application of the same date by the Applicant, for "Improvement in the manufacture of zinc".
Two forms of installations can be employed in carrying out the invention, are shown schematically in the accompanying drawings,
The installation shown in fig. 1 comprises a blown furnace comprising a vessel 1 with nozzles 3 and serving to reduce the mine. ray or oxide of. zinc and producing a mixture of zino vapor, nitrogen, carbon dioxide and carbon monoxide, which flows upward through a heated carbon bed, 10, all as de- detailed in the aforementioned patent application.
The gases at a temperature of the order of 1000 C. exit through an opening Si, going to a bundle of vertical iron tubes 22, which can individually
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they are about 10 cm in diameter and 3 m in length), and which are cooled with water. The cooling system can be of any suitable type and to facilitate only entry 4 and 1a. exit 5 of leeuu were shown.
The gases coming from the tubes at high speed, that is to say at least 3 m at the aecondo and the gases are cooled to a lower temperature, '4? DOC during their passage * A 1: high speed considered, the . POUBf3ièN '> of zinc formed by this cooling and hampered by the cooled len g1; l.z instead of depositing danr3 the tubes, so that the oxidation of the zinc dust is largely avoided. Apart from the tubes, 1 pOUt: 1 ... siere can be separated from the gases in any suitable manner In the apparatus illustrated in figure 1, a certain quantity of litter separates and falls into a hopper 2hore of the Direct contact with the main current of hot gz; the. Zinc dust is removed from this hopper at intervals.
The gases still containing 1'9. Most of 1 zinc dust pza + ent, lo. ^ a in the direction of 1.aoe1.1dante (Ili'nr-3 the 24s or 8 'ducts effE.ctue a cool1S1pèment eupplém # <nts.i: "r3, 'Towards a poached, closed chamber, where it is filtered through pacifiers 26. Using ten shaking device 3 iex bags are imequàc- ment I ^ ieurt4a to loosen the zinc dust. , which is collected in inferior hoppers 27, we thus obtain that 1- ;, dust does not remain in contact for a long time with lef. gn.zp <.8r: J "11Jt through the race The temperature can here be only de -qo0o, mait, it is advisable to avoid the prolonged contact cl0 1 ,,. pOU88i? Jj: '8 of zinc with the gas, even') this temperature. The gti.z, debr.w'â8Fds of 111, zinc purple, which "tries the 4p- the same p), r a 2q outlet.
In a typical operation, the g: '1Z and vapor penetrating da.ne leq tub- bac may contain by volume FI' of zinc and 5 of carbot1ic anhydride: the rG8tnt consisting mainly of carbon monoxide st dG l ' nitrogen. From such a rrel. ± 1, nge, it is poaaibleyen using the iDstallatio11 shown in Figure 1,,, to, produce the level of zinc CJnt8Da.ut more than 90 of metallic zinc, the p, , r-.ticu,
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them have a dimension of the order of a thousandth of a millimeter; dimen ..
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particle donation tested with the zinc c0nceTItro, tion in the treated gas.
In the insta, ll.:. Tian represented by ".n8 l. Fig 1 Zea gases are frightened.
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say until below 420 C during a passuge through straight tubes. If it is inconvenient to constitute the required length of cooler tubes in a single straight length, the gases may flow through two bundles of coolant tubes in series, but care must be taken to ensure that the zino dust which occurs. separates where gases change direction of flow, does not stay in contact with hot gases.
In the installation shown in fig. 2, the gases containing zinc, generated by a blown furnace 1, exit through an opening 21 as described for FIG. l. From there the gases pass in an outward direction through a bundle of vertical water-cooled iron tubes, 29, and then in an upward direction through another bundle of water-cooled vertical tubes, 30. In their passage d 'from one beam to another, the gases undergo a change of direction in the space 31 and a certain quantity of zino dust separates there; to prevent this zinc dust from remaining in contact with the hot gases, a conveyor 32 is provided on which it fell, so that it is removed as quickly as it has deposited.
The gases having ascended the second bundle of cooled tubes; water, leave the apparatus through an outlet 33, still containing zinc dust, which can be removed in any suitable manner as, for example, in a chamber, pockets, as already described and illustrated in fig.l .