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" Appareillage pour la réduction d'oxydes métalliques "
La présente invention est relative à la réduction d'oxydes métalliques et concerne, en particulier, l'appa- reillage nécessaire pour la réduction directe d'oxydes du groupe du fer, sans fusion.
Dans sa forme préférée, l'appareillage suivant la présente invention comprend un four de cuisson oxy- dant pour durcir les nodules d'oxyde de fer et effectuer ti la conversion hémat/que des oxydes magnétiques y conte- nus, de même qu'au moins un four de réduction vertical, auquel les nodules cuits sont fournis en quantités déterminées et à des intervalles de temps déterminés, après avoir été refroidis jusqu'à des températures telles qu'ils puissent être transférés par gravité,sans subir de dommage, à un système de valves, constitué
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par exemple, par des valves à commande mécanique syn- chronisées de manière à fournir des quantités prédéter- minées de nodules, à des intervalles de temps appropriés, au four, de réduction.
Le refroidissement des nodules se fait au moyen d'air chassé dans l'extrémité inférieure de la colonne du four de cuisson et dirigé vers le haut en relation d'échange thermique avec les nodules chauds, de manière à refroidir ceux-ci, tout en préchauf- fant l'air, qui est alors transféré, d'un point de la colonne situé sous la zone de cuisson jusqu'aux chambres de combustion séparées, comme air secondaire dans la pro- duction des gaz de cuisson des nodules fournis à la zone de cuisson. De cette façon, la chaleur est efficacement conservée.
Le mécanisme de décharge du four de cuisson comprend un rateau à mouvement alternatif déchargeant les nodules chauds alternativement d'un côté puis de l'autre, de manière à le répartir entre deux goulottes menant à des mécanismes de mesurage correspondants des deux fours réduc- teurs verticaux. Chaque mécanisme de mesurage est consti- tué par une trémie, dont l'entrée est contrôlée par une valve, qui est normalement ouverte, lorsque le rateau décharge des nodules cuits dans la goulotte correspondan- te, tandis qu'une valve prévue à l'extrémité inférieure de la trémie est normalement fermée.
Les valves corres- pondantes de l'autre trémie menant au second four réduc- teur fonctionnent dans l'ordre inverse, en ce sens qu'elle: sont ouvertes et fermées en synchronisme, mais le sont respectivement lorsque celles de la première trémie sont fermées et ouvertes,en sorte qu'une trémie décharge une quantité mesurée de nodules dans le four réducteur correspondant, tandis que l'autre se remplit.
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Pour empêcher l'entrée d'air dans le four réduc- teur en même temps que les nodules, un courant de vapeur est maintenu dans les trémies de mesurage, ce courant entrant dans les trémies par leur extrémité inférieure, au-dessus de la valve inférieure,et sortant de ces tré- mies en un point, situé sous la valve supérieure. On laisse, de préférence, s'établir dans une trémie pleine une pression de vapeur excédant quelque peu la pression régnant dans le four réducteur correspondant, de façon à empêcher toute fuite de gaz combustibles dans la tré- mie. Lorsque les valves sont en service, le fonctionne- ment du mécanisme de décharge à rateau est interrompu de façon à empêcher l'écrasement des nodules entre la valve supérieure et la trémie sur laquelle cette valve est montée.
Un mécanisme de commande chronométrique effectue l'ouverture alternante des valves inférieures alimentant les deux fours de réduction en nodules, de manière à dans maintenir un niveau uniforme de la charge ces fours, le fonctionnement des valves mentionnées ci-avant étant synchronisé avec le fonctionnement du mécanisme de dé- charge des fours de réduction.en sorte que ce dernier mécanisme décharge un volume approprié de nodules réduits correspondant au volume introduit dans le four, ce qui permet de maintenir dans ce four un volume sensi- blement constant de nodules.
Les fours de réduction constituent une colonne cy- lindrique de diamètre décroissant vers le haut,comportant un dispositif d'alimentation en gaz réducteur au voisinage de son extrémité inférieure, le gaz réducteur étant pré- chauffé suffisamment pour élever la température des nodule- à la température de réduction, mais à une température inférieure à la température de fusion.
Le gaz réducteur
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est réparti de façon qu'une moitié en est introduite à la périphérie du four par des tubulures montées sur une bague tubulaire, tandis que l'autre moitié du gaz réducteur est introduite dans le four sensiblement au même niveau/en étant déchargée par l'extrémité inférieure d'un tube vertical s'étendant vers le bas à partir de l'ex- trémité supérieure du four de réduction, où ce tube reçoit du gaz réducteur d'une bague tubulaire entourant le four. Le tube central de distribution du gaz réduc- teur va, de préférence, en s'amincissant vers le bas, de façon à empêcher le collage de la charge.
Bien qu'on puisse faire usage d'une seule alimentation de gaz réduc- teur il est préférable de répartir également la totalité du gaz entre les tubulures périphériques et le tube distributeur central, de façon à obtenir une répartition uniforme de la distribution, du gaz dans la charge, ce qui permet l'emploi de fours réducteurs à grande capacité et à débit correspondant.
Le temps pendant lequel les nodules restent dans le four réducteur est déterminé d'avance par le mécanisme chronométreur actionnant la valve d'alimentation et par le mécanisme de déchargement du four réducteur, qui est, de préférence, constitué par un rateau à mouvement alter- natif et à commande hydraulique similaire à celui servant à régler le déchargement des nodules du four de cuisson, La vitesse du mouvement de va-et-vient du rateau du mécanis me de chargement du four de réduction est réglée de façon à permettre aux nodules de séjourner dans ce dernier four pendant un temps suffisant pour que les nodules attei- gnent le degré de réduction voulu, avant d'atteindre la zone de refroidissement prévue à l'extrémité inférieure du four.
La température à laquelle les nodules sont re- froidis dans la zone de refroidissement dépend du stade
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de traitement suivant. Ainsi, si les nodules doivent être agglomérés en produits finis ou semi-finis, la tempé= rature est maintenue plus élevée que lorsque les nodules doivent être déchargés à l'air, auquel cas ils doivent être refroidis soàs la température pyrophorique .
Pour une meilleure compréhension de l'invention.. on se référera, à présent, aux dessins annexés, dans les- quels : la figure 1 est une coupe axiale du four combiné de cuisson et de réduction de la présente invention; la figure 2 est une coupe transversale suivant la ligne 2-2 de la figure 1, montrant la position centrale du tube distributeur de gaz du four de réduction, et la figure 3 est, à plus grande échelle, une coupe du mécanisme à rateau pour la distribution des nodules.
A la figure 1, la notation de référence 10 désigne le four de cuisson, auquel les nodules humides, formés .d'oxyde de fer finement divisé et humidifié au moyen d'eau, sont fournis et dans lequel ces nodules descendent par gravité, pour subir un séchage et une cuisson dans la zone de chauffage constituant la partie supérieure de la colonne verticale 11. Les produits de combustion, qui chauffent les nodules, pénètrent dans la colonne par des passages 12 mettant la colonne 11 en communication avec les chambres de combustion 13, qui sont, de préfé- rence, disposées de part et d'autre de la colonne 11 du four de cuisson, ainsi que le représente la figure 1.
Les nodules sont cuits dans la colonne 11 à une tempéra- ture comprise entre 1050 et 1350 0 et de préférence à 1150 C environ, jusqu'à être durcis sans fusion, de façon à devenir sensiblement non friables et cohérents.
Les gaz de combustion pénètrant dans la colonne 11 par les passages 12 contiennent, de préférence, un excès ti d'air, de manière à oxyder en oxyde hématique tout
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oxyde magnétique pouvant être contenu dans les nodules.
Cette conversion hématitique minimise le problème du col- lage et facilite aussi le réduction de l'oxyde par un mélange d'oxyde de carbone et d'hydrogène, qui se prdduit à une vitesse trois à quatre fois égale à celle que l'on obtiendrait avec de la magnétite dans des conditions simi- laires et avec un volume réduit dans la mesure correspon- dante d'oxyde de carbone et d'hydrogène.
Après cuisson dans la zone de cuisson de l'extrémité supérieure de la colonne 11, les nodules descendent par gravité vers la zone de refroidissement 11' prévue à l'extrémité inférieure du four de cuisson 10, où ces no- dules sont refroidis à une température d'approximativement 900 C au moyen d'air introduit dans la zone de refroidis- sement du four de cuisson par des passages 14, à l'aide d'une soufflerie ou autre pompe 15.
Après avoir traversé la charge de nodules chauds , en se dirigeant vers le haut et en circulant à contre-courant de ces nodules,l'air de refroidissement s'échappe par des passages 16 prévus à l'extrémité supérieure de la zone de refroidissement 11', un ventilateur d'aspiration 17 amenant cet air préchauffé par des passages 17' dans les chambres de combustion 13, comme air secondaire pour le mélange combustible d'air et de carburant fourni aux brûleurs.
L'extrémité inférieure du four de cuisson 10 est sensiblement obturée par une plaque carrée , horizontale et creuse 18, qui est refroidie par de la vapeur amenée à des tuyaux 19 à partir d'une source appropriée dési- gnée sur toute la figure 1, par la notation de référence 5. Cette vapeur de refroidissement empêche tout gauchisse- ment ou autre dommage pouvant être causé à la plaque 18 et également au mécanisme de déchargement, qui coopère avec cette plaque .
Comme montré spécialement, à plus grande échelle, à la figure 3, ce mécanisme de décharge-
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ment consiste en un rateau 20 comprenant une boîte creuse transversale munie de broches 20' à sa partie supérieure et animée d'un mouvement alternatif en direction horizon- tale sur la surface supérieure du plateau 18 par un cylin- dre hydraulique 21, dont le piston est connecté au rateau 20 par un arbre creux 22, auquel de la vapeur est fournie par une tubulure 23, cette vapeur circulant dans le rateau 20 et en étant déchargée par le tuyau 24.
Pendant le mou- vement de va-et-vient relativement lent du rateau 20, ses broches 20' agissent latéralement sur les nodules , le corps du rateau poussant uniformément les nodules cuits par dessus les bords opposés de la plaque 18,de sorte que ces nodules dévalent les parois inclinées opposées de la trémie 25, qui est munie, à son extrémité inférieu- re, d'une plaque déflectrice 26, dirigeant les nodules soit dans la goulotte 27, soit dans la goulotte 27 suivant le sens de déplacement du rateau 20, comme on le comprend aisément. De cette manière, des quantités sensiblement égales de nodules cuits sont alternativement e déchargés dans les goulottes 27 et 27' et atteignent les valves correspondantes 28 et 28', dont l'une est ouverte, suivant la position du rateau 20, tandis que l'autre est fermée .
Comme montré, la valve 28 est ouverte, lorsque le rateau 20 se déplace vers la gauche, tandis que la val- ve 28' est fermée, et vice-versa.
Les sièges 29 et 29' des valves supérieures 28 et 28' respectivement sont refroidis par de la vapeur, comme indiqué par la lettre S, de même que sont refroidis les valves de déchargement inférieurs correspondantes 30 et 30' , qui normalement obturent l'extrémité infé- rieure des trémies respectives 31 et 31' .Ainsi, lorsque la trémie 31 se remplit de nodules, sa valve infé- rieure 30 est fermée et la valve supérieure 28 est ouverte comme montré, tandis qu'en même temps, la trémie 31' se
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décharge par la valve inférieure 30' ouverte, tandis que sa valve supérieure 28' est fermée.
Les valves 28, 30, 28' et 30' sont animées d'un mouve- ment de va-et-vient à l'aide de cylindres 32 à commande hydraulique réglée de la manière décrite par un mécanisme chronométreur électrique automatique 33,qui commande le déplacement des nodules vers et à partir des mécanismes correspondants par un dispositif électrique conventionnel, tel qu'un moteur 33 commandé par un commutateur à seg- ments . Chaque segment excite pon balai, de manière à commander par les valves à solénoïde 32' le courant de fluide hydraulique vers et à partir des cylindres corres- pondants 32, de telle manière que les valves 28 et 30' s'ouvrent et se ferment, tandis que les valves 30 et 28' se ferment et s'ouvrent en synchronisme , les valves de la trémie 31 fonctionnant, toutefois, en alternance avec les valves de la trémie 31', de la manière décrite.
Pour empêcher que les nodules descendants soient écra- sés antre la valve supérieure 28, qui se ferme, et son siège,'un des mécanismes de chronométrage 33 est également agencé de manière à contrôler, par une valve à solénoide
38, le flux de fluide hydraulique vers le cylindre 21 du rateau 20, un commutateur correspondant étant pré- vu à cet effet et ayant pour but de régler le fonctionne- ment du rateau 20 en fonction de celui des valves 28 et
28'. Une période de repos est prévue pour le rateau 20, cette période commençant quelquessecondes avant que les valves 28 et 28' se ferment et se terminant lorsque ces valves sont fermées, en sorte qu'aucun nodule ne tombe dans les goulottes 27 et 27', lorsque les valves 28 et 28' se ferment.
Fendant que la valve supérieure 28 est ouverte pour permettre le déchargement de nodules dans la trémie 31,le mécanisme 33 excite la valve à solénoide
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34, de sorte qu'une petite quantité de vapeur est amenée par le tuyau 35 à l'extrémité inférieure de la trémie 31, cette vapeur étant évacuée à l'extrémité supérieure de la trémie 31 par un tuyau 36, dont la valve à solénoi- de 37 est similairement excitée par le mécanisme de com- mande électrique 33. De cette manière, lorsque la valve 28 est ouverte, la vapeur circulant vers le haut dans la trémie 31 empêche l'entrée d'air dans la trémie 31, avec les nodules y tombant.
Ceci constitue une particula- rité importante de l'invention en raison du fait que tout risque d'explosion due au mélange,à des températures d'ignition/d'air avec du gaz réducteur pouvant s'échapper vers le haut par la valve 30 jusque dans la trémie 31, est écarté.
Le mécanisme 33 ferme la valve d'échappement de vapeur 37, lorsque la valve supérieure correspondante
28 se ferme, mais la valve 34 reste ouverte, en sorte que de la vapeur continue à circuler dans la trémie 31, après la fermeture de la valve 28, jusqu'à ce qu'une pression de vapeur quelque peu supérieure à la pression superatmosphérique opératoire dans le four de réduction soit atteinte Ainsi, si le four de réduction fonctionne à une pression interne préférée de 5,25 kg par cm2 au dessus de la pression atmosphérique, on laisse la pres- sion de vapeur s'établir dans la trémie 31 entre 5,3 et 5,5 kg par cm2 au-dessus de la pression atmosphéri- que , avant que le mécanisme de commande 33 ferme la valve électrique 34, de manière à interrompre la fourni- ture de vapeur à la trémie 31.
Le fonctionnement des valves inférieures 30 et 30' est aidé par la pression de vapeur de 0,07-0,2 kg par cm2 régnant dans la trémie 31 ou 31' ,la vapeur s'échappant sans dommage à la partie supérieure des fours réducteurs 40 et 40', par des tuyaux d'évacuation 41 et 41', en même temps que les sous- produits gazeux de la réaction de réduction, qui sera dé-
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crite ci-dessous.
Les fours de réduction 40 et 40' sont identiques et comprennent une colonne verticale en acier, de préférence de section transversale circulaire, comme le montre la figure 2, pour pouvoir résister à la pression interne sans que doive être prévu de renforcement extérieur. Chaque colonne va en s'élargissant vers le bas et est supportée à son extrémité inférieure par un système consistant en une bague 42 en acier à forte teneur en carbone, soudée à la colonne et portant quatre supports soudés, qui repo- sent sur des ressorts en acier fort 43 interposés entre eux et des poutres en acier 44, portées par des poutres transversales 45 prenant appui sur une fondation appro-
42 priée .La bague de supporta est creuse, de manière à former une chemise, dans laquelle circule continuellement de l'eau véhiculée par la conduite 47,
en sorte que la bague de support 42 et l'extrémité inférieure 48 de chaque four 40 et 40' sont froids. Les colonnes 40 et 40' sont ainsi supportées en leurs points les plus froids, tandis que les ressorts 43 permettent aux colonnes de se dilater sous l'effet de la chaleur, sans subir de dommage . La chemise de refroidissement 46 remplit un rôle supplémentaire,qui sera décrit ci-dessous.
A un niveau légèrement au-dessus de la zone de refroidissement 48, les colonnes 40 et 40'sont munies d'une série d'orifices périphériques espacés 50 pour l'entrée de gaz, lesquels orifices sont connectés par un tuyau d'alimen- tation de gaz réducteur 53 et par une bague tubulaire 52 à une source appropriée (non représentée) de gaz réducteur fournissant de l'oxyde de carbone, de l'hydrogène ou des mélanges de ceux-ci aux fours 40 et 40'. Le tuyau 53 com- porte une boucle de dilatation pour permettre sa dilatation thermique, sans dommage... Le gaz est alimenté sous une pres-
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sion déterminée par la pression opératoire interne des fours, qui est sensiblement supérieure à la pression atmos- phérique , soit de 5,25 kg par cm2 au-dessus de la pression atmosphérique .
Le gaz réducteur est également préchauffé de manière à établir dans les fours 40 et 40' une atmosphère de gaz réducteur/porté à une température comprise entre 750 et 900 C et, de préférence, à 850 C. environ, les nodules étant à une température de 900 C environ, lorsqu'ils sont déchargés des trémies 31 et 31' dans les fours, 40 et 40'.
Une moitié du volume total de gaz réducteur fournie à chaque four 40 et 40' est introduite par les orifices d'entrée périphérique décrits ci-dessus. Quant à l'autre moitié du volume total de gaz réducteur, elle est fournie, aux fours 40 et 40' , dans les mêmes conditions de tempé- rature et de pression, par un tuyau de distribution verti- cal 55 suspendu dans l'axe des fours 40 et 40' à trois tuyaux 56 de distribution de gaz réducteur, disposés hori- zontalement et raccordés à la bague tubulaire supérieure 57, comme le montre spécialement la figure 2'.' La bague annulaire 57 est alimentée en gaz réducteur préchauffé sous pression au moyen d'un tuyau d'alimentation 58 connec té à une source appropriée, un compresseur séparé étant prévu pour assurer une alimentation positive du gaz réduc- teur ,
indépendante de l'alimentation par les orifices périphériques 50, en sorte qu'on peut se passer de dis- positifs mesureurs, de valves et de dispositifs analogues.
Le tube central 55 va en s'amincissant vers le bas, de sorte que la largeur de l'espace annulaire entre ce tu- be et la paroi latérale de la colonne des fours 40 et 40' croit progressivement, ce qui empêche le collage ou coinçage de la charge entre la paroi des fours et le tu- be 55. Le tube 55 est fermé à son extrémité supérieure et s'étend vers le bas, jusqu'à ce que son extrémité inférieure atteigne au moins le niveau des orifices péri-
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phériques 50 d'entrée de gaz réducteur.
La paroi latérale du tube 55 est perforée à son extrémité inférieure, de façon à y présenter des ouvertures 60, qui sont situées sensiblement en face et au niveau des orifices périphéri- ques 50, les ouvertures 60 étant, de préférence, groupées un peu au-dessus du niveau des orifices 60, de façon que le gaz réducteur soit réparti uniformément dans la charge , sensiblement au même niveau, à partir des deux sources,même dans des fours de grand diamètre . Ainsi, si le diamètre du four 40, à l'endroit des orifices 50, est de 165 cm et si le diamètre du tuyau 55 est de 15 cm à son extrémité inférieure, l'espace annulaire n'a qu'une largeur de 75 cm, en sorte que chaque courant de gaz sous pression n'a à parcourir qu'une distance de 37,5 cm pour atteindre le courant opposé.
Les ouvertures 60 ménagées dans le tube central 55 sont très voisines et sont, de préférence, circulaires, tout en étant de diamètre légèrement inférieur à celui des nodules , en sorte que ces nodules ne peuvent y pénétrer, ni s'y coincer. Ainsi, si les nodules ont un diamètre de 1,9 cm , les ouvertures 60 sont de diamètre compris entre 1,25 et 1,6 cm.
L'extrémité inférieure du tube 55 est obturée par une plaque 61 soudée en place et, de préférence, pourvue d'un certain nombre de trous de diamètre supérieur à celui des nodules, de sorte que si un nodule brisé,dont la dimension la plus grande est égale au diamètre maximum des nodules pénètre dans un des trous 60. et si de petits fragments de nodules,pénètrent dans un des trous 60 , ces nodules brisés et autres frag- ments s'échappenont par les trous ménagés dans la plaque 61, en sorte qu'il ne pourra pas s'accumuler dans le tube 55 une quantité suffisante de matière solide pour gêner le libre passage du courant gazeux dans ce tube.
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Puisque la répartition des nodules est uniforme autour du tube 55, leur pression sur le tube est égale en tous les points de sa périphérie, en sorte qu'on peut employer pour ledit tube 55 un métal de calibre relativement léger.
De même, en raison de cette pression périphérique uniforme, il ne s'exerce sur le tube aucune pression locale tendant à le déformer ou à en provoquer la déviation dans l'une ou l'autre direction. Enfin, à cause de la forme tronco- nique du tube, il ne s'exerce pas d'effort dirigé vers le bas sur ce tube, en sorte que la suspension supérieure réalisée par les trois tubes de distribution 56 est suffi- sante et qu'il n'est pas besoin de prévoir , à l'extré- mité inférieure du tube, des colliers latéraux empê- chant la descente libre et uniforme des nodules dans les fours 40 et 40'.
Les oxydes des nodules sont réduits dans la mesure voulue par le gaz réducteur ascendant dans la partie de la colonne se trouvant au-dessus du niveau des orifices d'entrée de gaz 50 et de l'extrémité inférieure du tube central 55. Lorsque les nodules sont arrivés quelque peu en-dessous de ce niveau, i3s entrent dans la zone de refroidissement 48, constituée par l'extrémité inférieure de la colonne, entourée de la chemise de refroidissement à l'eau 46 décrite ci-dessus. Les nodules réduits chauds sont refroidis dans la zone 48 jusqu'à la température maximum, soit 500 C, à laquelle une presse de briquettage peut traiter la matière.
Le mécanisme de déchargement 63 est le même que celui décrit précédemment en référence à la figure 3 et utilisé pour décharger les nodules du four de cuisson 10. Ce mécanisme 63 comprend également une plaque horizontale 64 refroidie à la vapeur et disposée légère- ment en-dessous de l'extrémité inférieure ouverte de cha-
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can des fours 40 et 40'. La plaque 64 est supportée par des poutres 65, supportées, à leur tour, par des ressorts 66, de façon à permettre les dilatations thermiques et d'autres charges, sans dommage:. Un rateau 68 refroidi par de la vapeur est animé d'un mouvement/alternatif lent sur la surface supérieure de la plaque 64 au moyen d'un cylindre hydraulique 67, l'arbre 69 d'actionnement du rateau 68 étant aussi refroidi par de la vapeur,comme montré.
La surface supérieure du rateau 68 est pourvues de broches 70, qui agissent latéralement sur les nodules portés par la plaque 64, le corps du rateau poussant et tirant alternativement les nodules le long et au delà des bords opposés de la plaque circulaire 64, d'où lesdits nodules sont déchargés dans la trémie 71. Le temps pendant lequel les nodules restent dans les fours 40 et 40' est réglé en contrôlant par le mécanisme 33 laitesse du déchargement réalisé par les mécanismes 63 par rapport au mécanisme de chargement. Les vitesses de chargement et de déchargement sont sensiblement les mêmes, une différence étant prévue pour compenser toute dilatation ou contraction des nodules, de telle sorte qu'un niveau constant de charge est maintenu en permanence dans les fours 40 et 40'.
A cet effet, une commande commune à partir du mécanisme 33 est requise, comme montré .sur le dessin, pour le chargement et le déchargement des nodules.
La trémie 71 contient une atmosphère neutre ou ré- ductrice et décharge les nodules dans une presse de bri- quettage 72 ou un dispositif similaire, contenant égale- ment une atmosphère neutre ou réductrice, afin d'empêcher une réoxydation des nodules réduits. Si on désire obtenir de la poudre de fer, les nodules contenus dans la trémie 71 sont transférés à un autre four semblable aux fours 40 et 40', mais, beaucoup plus petit où les nodules sont
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soumis à l'action d'hydrogène pur, comme dans le cas d'une cellule électrolytique.
La raison de ce traitement est que, lorsque des mélanges d'oxyde de carbone et d'hydro- gène sont employés pour une réduction, il reste tou- jours dans les nodules un peu d'oxyde, qui ne peut être éliminé que par chauffage dans de l'hydrogène pur à des températures comprises entre 750 et 900 C.
Le fonctionnement de l'appareillage suivant l'inven- tion a été expliqué au cours de la description précé- dente dudit appareillage . ¯:On résumera toutefois ci- après les opérations auxquelles sont soumis les nodules dé depuis leur 'chargement jusqu'à leur chargement. Les nodules humides, formés de préférence sans application d'une compression substantielle,sont chargés en continu dans la colonne 11 du four de cuisson 10, où ils sont chauffés à une température de 1150 C environ par des gaz de combustion circulant à contre-courant et introduits dans la colonne 11 par des passages 12 en communication avec les hhambres de combustion 13.
Pendant que les nodules descendent par simple gravité, lentement dans la colonne 11, la chaleur chasse l'eau des interstices entre les particules formant les nodules, en sorte qu'on obtient un corps dur et poreux, dont les particules sont soudées l'une à l'autre sans fusion. Dans la partie inférieure 11' de la colonne 11, les nodules sont refroidis à 900 C environ par de l'air circulant à contre-courant et introduit par une soufflerie 15 dans les passages 14, cet air fortement chauf- fé étant évacué de la colonne 11 par des passages 16 au moyen d'un ventilateur d'aspiration 17, et étant introduit dans les chambres de combustion 13 comme air secondaire,de telle sorte que l'énergie calorifique est effectivement con- servée, tandis que les nodules sont refroidis jusqu'à une température,
à laquelle ils peuvent être traités par ou système un mécanisme/de valve, sans causer de dommage à ce dernier.
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La quantité d'air secondaire fournie excède celle requise pour la combustion, en sorte que les gaz de combustion peuvent oxyder, dans la colonne 11 du four de cuisson, l'oxyde magnétique présent dans les nodules en oxyde hématitique.
Les nodules descendants viennent se placer sur la pla que 18 refroidie par de la vapeur et s'étendant en tra- vers de l'extrémité inférieure ouverte de la colàene 11 du four de cuisson 10. Un rateau 20 est animé, par le cylindre hydraulique 21 , dun mouvement alternatif lent sur la surface supérieure de la plaque 18, de façon à tirer et à pousser alternativement les nodules cuits au delà des bords opposés de la plaque 1$,de manière à répartir les dits nodules entre les goulottes corres- pondantes 27 et 27', comme montré à la figure 1.
La vitesse à laquelle les nodules descendent dans le four de cuisson 10 est prédéterminée par le mécanisme de déchargement, qui est, à son tour, réglé par ajustement de la vitesse de rotation du moteur 33' entraînant le commutateur du mécanisme de chronométrage automatique 33. Cette vitesse commande, dès lors, le moment de fonc- tionnement des divers mécanismes sunchronisés 32,34, 37 et 67 excités par le mécanisme 33, bien que le moment de fonctionnement de ces mécanismes par rapport au cylindre-hydraulique 21 soit fixé pendant une séquen- ce particulière d'opérations. Toutefois, les temps de fonctionnement relatifs des divers mécanismes énumérés ci-dessus peuvent également être ajustés en 33, simple- ment en ajustant les divers segments du commutateur ou des balais l'un par rapport à l'autre et en les calant ensuite en place de manière connue.
Les goulottes 27 et 27' décharge des quantités
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sensiblement égales de nodules dans les trémies de mesurage correspondantes 31 et 31' , dont l'une est ouverte pour recevoir les nodules, tandis que l'autre est fermée par sa valve 28 ou 28' .
Lorsqu'une valve supérieu- re, telle que la valve 28, est ouverte, la valve infé- rieure 30 est fermée, de sorte que les nodules s'accumu- lent dans la trémie 31 jusqu'au volume voulu, après quoi la valve supérieure 28 se ferme par son cylindre hydraulique 32, par suite de l'excitation de sa valve à solénoïde 32' par le mécanisme 33, le mouvement alternatif du rateau 20 étant temporairement interrompu à ce moment par le mécanisme 33, de façon à éviter le déchargement de nodules pendant la fermeture de la val- ve supérieure 28, de sorte que la fermeture de cette der- nière valve n'est pas contrariée par des nodules.
De plus, pendant le remplissage de la trémie 31, de la vapeur, destinée à purger cette trémie de l'air qu'el le contient, est introduite dans la trémie en question par le tuyau d'entrée inférieur 35 et en est évacuée par le tuyau d'évacuation supérieur 36, grâce àu fonc- tionnement des valves à solénoïde respectives 34 et 37 commandées par le mécanisme 33. Après la fermeture de la valve supérieure 28, la valve 37 est également fermée, mais la circulation de vapeur dans la trémie continue par la valve 34, qui reste ouverte jusquà ce que soit établie dans la trémie 31 une pression légèrement supérieure à la pression '; opératoire du four de réduction correspondant 40, après quoi la valve 34 est fermée par le mécanisme 33.
Cette pression empêche l'entrée de gaz réducteur dans la trémie 31 et favorise l'ouverture de la valve inférieure 30. Pendant ce temps, la trémie 31', dont les éléments sont commandés par le mécanisme 33, se décharge dans le four de réduction correspondant 40', sa valve inférieure 30' étant ouverte, ainsi que le mon-
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tre la figure 1.
Les quantités mesurées de nodules sont déchargées des trémies 31 et 31' dans les fours de réduction corres- pondants 40 et 40' à des intervalles tels que la charge de ces fours soit maintenue, en permanence,à un niveau sensiblement constant, le déchargement des fours par le rateau 63 étant commandé par le mécanisme 33 en fonc- tion du temps requis pour la réduction des nodules par le gaz de réduction, à des températures de réduction comprises entre 750 et 900 C environ et, de préférence, de l'ordre de 850 C.
Le'gaz réducteur est introduit dans chacun des fours 40 et 40' à une pression supérieure à la pression atmos- phérique , de façon à y maintenir une pression stati- que interne d'environ 5,25 kg/cm , et à une température prédéterminée de façon à maintenir la température de ré- duction donnée . Le gaz est introduit en deux points indépendants , soit pour une moitié par le tuyau 53 et, pour l'autre moitié par le tuyau 58.
Le tuyau d'ali- mentatiom 53 alimente les orifices périphériques 50, tandis que le tuyau 58 alimente le tube central 55, qui décharge le gaz, par les ouvertures 60 prévues à/son extrémité inférieure, au centre de la charge, ce gaz filtrant vers le vaut à travers et autour des nodu- les poreux de façon à réduire ceux-ci dans la mesure voulue , qui dépend de la température de réduction, de la nature du gaz, de la pression interne régnant dans le four et du temps pendant lequel les nodules doivent rester dans ce four. Comme on l'a signalé ci- dessus, la température préférée pour la réduction est d'environ 850 C, c'est-à-dire qu'elle est infé- rieure à la température de fusion de la charge.
Le temps de séjour est le même dans les deux fours,en sorte que la pression interne et la composition du gaz sont les
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seules variables indépendantes susceptibles d'un ajus- tement, si des conditions de réduction différentes sont souhaitées dans les fours 40 et 40'. Ainsi, en employant de l'hydrogène et/ou une pression plus élevée dans un four, on réalise une réduction plus complète pendant le même temps que dans l'autre four, les produits obte- nus présentant, par ailleurs, des caractéristiques diffé- rentes et étant subséquemment traités en 72 et 72' après refroidissement dans la zone 48, ainsi qu'on l'a décrit ci-dessus.
REVENDICATIONS.
1. Appareillage pour la réduction d'oxyde métalli- que, comprenant un four, un dispositif pour charger de l'oxyde métallique à l'extrémité supérieure de la colonne du four précité, au moins un tube vertical disposé à l'intérieur de la colonne du four et présentant, au voisinage de son extrémité inférieure, une ouverture de déchargement, le tube mentionné ci-avant étant, en outre, agencé pour être connecté à une source de gaz réducteur préchauffé en un point voisin de l'extrémité supérieure de la colonne du four, en sorte que le gaz réducteur est conduit vers le bas dans le tube susdit, de façon à être déchargé dans la colonne du four,au voi- sinage de l'extrémité inférieure dudit tube.