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Four à insufflation pour la volatilisation des métaux à partir des minerais pauvres, scories, etc...
On connaît des procédés permettant d'obtenir, à partir de minerais pauvres et de produits intermédiaires et déchets métallifères, non seulement la matte de cuivre contenant des métaux précieux, mais aussi des oxydes métalli- ques colorants. Dans le procédé dit du four à grille, le produit métallifère, en un mélange convenablement préparé avec des réducteurs et des combustibles, est chauffé sous eouche mince sur des grilles, jusqu'à une température qui dépasse les points d'ébullition desmétaux et combinaisons
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métalliques à volatiliser. Les produits delà volatilisation sont évacués avec les gaz du four et sont séparés du courant des gaz dans des dispositifs de condensation convenables.
Comme les foursà grille travaillent avec un grand excès d'air en raison de la faible hauteur de charge, les vapeurs métalli- que$, par exemple la vapeur de zinc, la vapeur de sulfure plombique, etc.. sont brûlées complètement, de sorte que ce procédé permet d'obtenir des oxydes métalliques convenant comme colorants. Par contre, les fours à grille ne permettent pas l'enrichissement de° métaux précieux et de matte de cuivre contenus dans le produit chargé. Finalement, les fours à grille ne peuvent être exécutés qu'en petites unités à com- mande manuelle, dont la bonne marche dépend dans une grande mesure du soin apporté au chargement.
Dans les fours à insufflation également connus, les procédés de volatilisation des métaux peuvent être exécutés de telle manière que le résidu non volatil est complètement liquéfié et peut être séparé en matte contenant des métaux précieux d'une part et scories précipitées d'autre part.
Les gaz d'un four à cuve quittent le gueulard , après avoir traversé une colonne des charges relativement élevée, avec de fortes teneurs en constituants non brûlés, tels que vapeur métallique, oxyde de carbone, etc.. et néces- sitent donc une arrivée d'air secondaire exactement réglée en vue de leur combustion ultérieure. Toutefois, en raison de la formation de loups, inévitable et rédoutée dansles fours à cuve à insufflation, ainsi que du dépôt d'escarbilles in- désirables, les conditions de fonctionnement subissent de fortes fluctuations de sorte que le production des oxydes colorants est incomplète lors du fonctionnement en marche continue. D'autre part, la marche du four à cve, de même
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que celle du four à grille dépend dans une grande mesure du soin apporté au service.
Finalement, dans les procédés au four tubulaire rotatif également connus, on obtient des oxydes métalliques qui ne peuvent être utilisés comme colorants complets, ou seulement après un procédé d'épuration ultérieur, Le cuivre et les mé- taux précieux ne peuvent pas être traités au cours d'une même opération. Les loups redoutés dans le four tubulaire rotatif sont particulièrement fastidieux.
La présente invention a pour objet un four à insuffla- tion permettant de réaliser en une seule opération tant la production d'oxydes métalliques à utiliser comme colorants de grande valeur, que l'obtention de cuivre et de métaux pré- cieux à partir du produit chargé, sous la forme de matte de cuivre. Le four est dans ce cas le siège d'une transformation automatique et complète des escarbilles susceptibles de former des loups, ceci sans frais supplémentaires. Un avantage parti- culier du four à insufflation selon l'invention consiste en ce qu'il peut être établi sous la forme de grandes unités permet- tant une économie de combustible considérable et un service fortement mécanisé.
Finalement, ce four de grande capacité, mais de construction simple, permet une utilisation particu- lièrement avantageuse de la chaleur perdue en vue d'une pre- duction de vapeur.
Le dessin annexé représente à titre d'exemple le four à insufflation selon l'invention, destiné à la production simultanée d'oxydes métalliques colorants et de matte de cuivre contenant des métaux précieux, à partir de minerais pauvres et de produits intermédiaires et déchets métallifères.
Dans ce dessin :
La figure 1 est une coupe longitudinale du four avec chaudière à vapeur à chaleur perdue annexée au four.
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La figure 2 est une vue en plan de la même installation avec une seule chaudière à vapeur.
La figure 3 est une vue en plan d'un four avec deux chaudières à vapeur.
La nouveauté fondamentale du four à insufflation selon l'invention réside dans la combinaison intime du four propre- ment dit à alimentation frontale, avec une chambre de grande capacité annexée immédiatement à ce four et à la paroi pos- térieure de laquelle vient se raccorder, dans la partie su- périeure de cette chambre, le conduit d'évacuation des gaz et la chaudière à chaleur perdue. Plus particulièrement, le creuset 1 du four à cuve est surmonté d'une demi-chemise d'eau 2, c'est à dire d'une chemise qui ne s'étend pas jus- qu'en arrière, munie des tuyères 3 du type utilisé dans les fours à cuve, destinées à fournir le vent . Lair secondaire pour la combustion totale ultérieure des gaz du gueulard peut être fourni au four, d'une manière réglable, par des tuyères 4 situées au-dessus de la chemise d'eau.
La particularité de ce four à insufflation, dont les dimensions peuvent d'ail- leurs être adaptées à la capacité requise, réside en ce qu'il est chargé par une ouverture frontale 5. Le chargement se fait à l'aide d'une trémie oblique 6 de grande capacité, par laquelle la charge arrive dans le four sous le contrôle d'un registre 7. La charge se dispose suivant l'angle de talus naturel devant les tuyères du four et descend par l'ouverutre d'alimentation 5 au fur et à mesure de sa transformation dans la zone de fusion et d'évaporation. Le registre régulateur 7 permet d'ajuster aisément et à tout moment la hauteur de la charge sur laquelle le vent est appelé à agir. Une fois réglée, pour une allure déterminée, la hauteur effective de la charge reste invariable.
Ceci assure à son tour une uniformité par-
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ticulièrement favorable de la marche du four. La trémie 6 peut être munie d'une grille 8 destinée à empêcher les pe- tites particules de pénétrer dans le four.
La chambre 9 de grande capacité qui se raccorde par derrière à la chemise d'eau du four à cuve, et qui est com- plètement maçonnée, sert à la séparation des escarbilles ainsi qu'à la combustion complémentaire des gaz du gueulard. Comme la chambre est construite sur le sol de l'usine et ne dépend pas, en ce qui concerne ses dimensions, du four proprement dit situé à l'avant, elle peut être exécutée en une grandeur qui serait irréalisable dans le cas des installations de fours à cuve connues. Dans la partie postérieure de cette chambre, on peut prévoir un puits de chu¯te 10 pour l'oxyde qui s'était déjà déposé dans les tubes de la chaudière 11 et que l'on a refoulé en retour vers la chambre. Cette disposition se recom- mande particulièrement dans les groupes comportant plusieurs chaudières à vapeur.
Pour assurer la marche du four à insufflation selon l'invention, lahauteur de la charge déposée suivant l'angle de talus naturel dans l'espace délimité par la chemise d'eau et devant les tuyères, est réglée de façon que la distance entre les tuyères et le talus s'élève de 60 à 100 cms. Lorsque la limite, qui doit être adaptée à la charge considérée est maintenue, on obtient d'une part que les gaz du four quittent la charge à la température maximum, ce qui empêche la formation de loups indésirables ; d'autre part, le four à insufflation maintient son action comme four de fusion en ce sens que le résidu débarrassé du zinc et du plomb est soumis à la fusion.
La matière en fusion peut être évacuée du four d'une manière continue et se séparer en dehors de celui-ci, dans des creu- sets à trop-plein, en matte de cuivre et en scories déposées.
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L'air secondaire peut être insufflé d'une manière réglable dans la chambre au-dessus de la charge dans le but de brûler complètement les vapeurs métalliques entrainées, pour les transformer en oxyde. L'oxyde séparé n'atteint sa pleine qualité en tant que colorant qu'après que tous les constituants des gaz du four ont été complètement brûlés.
Au début, les gaz du four entrainent certaines quan- tités d'escarbilles à partir de la charge. Celles-ci con- sistent principalement en légères particules contenant du charbon. Comme la chambre présente de très grandes dimen- sions, et que par conséquent la vitesse des gaz est suffi- samment faible, les escarbilles peuvent se déplacer rapi- dement dans la chambre, sans parvenir .jusqu'aux chaudières situées à une certaine hauteur. On a constaté que la chaleur de la chambre suffit pour réduire et volatiliser à nouveau l'oxyde métallique à partir du mélange formé d'une part par les escarbilles contenant du charbon et d'autre part par cet oxyde, tandis que le résidu non volatil est fondu et vient rejoindre, à l'état pauvre en métal, la rigole à laitier.
Cette disposition élimine les travaux et les frais courants pour la manipulation des scories ou l'enlèvement des loups.
La concentration de la chaleur dans la chambre de grande capacité du four à insufflation, chambre comportant une surface rayonnante réduite au possible a permis une amé- lioration de la récupération de la chaleur perdue d'environ 50% comparativement aux fours à grille et à cuve connus, traitant des quantités analogues.
La marche du four selon l'invention sera exposée à l'aide de l'exemple ci-après : provenant
Des laitiers/d'un four à plomb à cuve et contenant
EMI6.1
16-24% Zn, 1-3% Pb 1-1,5%,con, 20-60 /rp8rti8s ga poids Ag ainsi que des résidus de la distillation du zinc, contenant
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6 - 10 % Zn , 4 - 6% Pb, 1 % Cu et 180 parties en poids de Ag, 1 partie en poids de Au et 30% de C sont broyées, et, après avoir été additionnées de poix comme liant, trans- formées en briquettes à chaud. Dans ce cas, la teneur en carbone des résidus de la distillation du zinc remplace l'addition de 20% de charbon réducteur qui serait autre- ment nécessaire.
Les briquettes sont introduites dans le four après avoir été mélangées avec 0 - 8% de gros coke, ce dernier pouvant être remplacé en tout ou en partie par de gros résidus de distillation non préparés.
La volatilisation du zinc et du pomb de la charge et la liquéfaction du résidu a lieu ensuite dans le four à insufflation par chauffage à environ 1300 C.
Le four à insufflation selon l'invention, auquel on annexe directement en aval une ou plusieurs chaudières à vapeur agissant comme récupérateurs de chaleur, peut égalementêtre exploité comme foyer de chaudière à va - peur brûlant du coke et des combustibles de qualité in- férieure, si l'on conduit la combustion comme dans un foyer mi-gaz et, éventuellement,comme dans un générateur, avec injection de vapeur et, si les cendres sont liquéfiées, par des adjuvants appropriés, et évacuées.
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Insufflation furnace for the volatilization of metals from poor ores, slag, etc.
Processes are known which make it possible to obtain, from poor ores and intermediate products and metalliferous waste, not only copper matte containing precious metals, but also coloring metal oxides. In the so-called grate furnace process, the metal product, in a suitably prepared mixture with reducing agents and fuels, is heated under a thin layer on grates, to a temperature which exceeds the boiling points of the metals and combinations.
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metal to volatilize. The volatilization products are vented with the furnace gases and are separated from the gas stream in suitable condensing devices.
As grate furnaces work with a large excess of air due to the low head, the metallic vapors, for example zinc vapor, lead sulphide vapor, etc., are completely burnt off, so that this process makes it possible to obtain metal oxides which are suitable as dyes. On the other hand, grate furnaces do not allow the enrichment of precious metals and copper matte contained in the loaded product. Finally, grate ovens can only be built in small manually operated units, the proper functioning of which depends to a large extent on the care taken in loading.
In the also known insufflation furnaces, the metal volatilization processes can be carried out in such a way that the non-volatile residue is completely liquefied and can be separated into a mat containing precious metals on the one hand and precipitated slag on the other hand.
The gases from a shaft furnace leave the top, after having passed through a column of relatively high loads, with high contents of unburnt constituents, such as metallic vapor, carbon monoxide, etc. and therefore require an arrival secondary air precisely regulated for subsequent combustion. However, due to the inevitable and dreaded wolf formation in blast-shaft furnaces, as well as the deposition of unwanted carbons, the operating conditions undergo large fluctuations so that the production of the coloring oxides is incomplete during the process. continuous operation. On the other hand, the operation of the cve oven, likewise
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that of the rack oven depends to a large extent on the care taken in service.
Finally, in the also known rotary tube kiln processes, metal oxides are obtained which cannot be used as complete dyestuffs, or only after a subsequent purification process. Copper and precious metals cannot be treated with water. during the same operation. The dreaded wolves in the rotary tube furnace are particularly tedious.
The present invention relates to an insufflating furnace making it possible to carry out in a single operation both the production of metal oxides to be used as high-value dyes, and the production of copper and precious metals from the product. charged, in the form of copper matte. The furnace is in this case the seat of an automatic and complete transformation of the cinders likely to form wolves, this at no additional cost. A particular advantage of the insufflation furnace according to the invention is that it can be set up in the form of large units allowing considerable fuel economy and highly mechanized service.
Finally, this large capacity furnace, but of simple construction, allows a particularly advantageous use of the waste heat with a view to the production of steam.
The appended drawing represents, by way of example, the blowing furnace according to the invention, intended for the simultaneous production of coloring metal oxides and copper matte containing precious metals, from poor ores and from intermediate products and metalliferous waste .
In this drawing:
FIG. 1 is a longitudinal section of the furnace with a waste heat steam boiler attached to the furnace.
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Figure 2 is a plan view of the same installation with a single steam boiler.
Figure 3 is a plan view of an oven with two steam boilers.
The fundamental novelty of the insufflation furnace according to the invention resides in the intimate combination of the furnace proper to the front feed, with a large capacity chamber immediately attached to this furnace and to the rear wall which is connected, in the upper part of this chamber, the gas evacuation duct and the waste heat boiler. More particularly, the crucible 1 of the shaft furnace is surmounted by a half-water jacket 2, that is to say by a jacket which does not extend to the rear, provided with nozzles 3 of the type used in shaft furnaces, intended to supply the wind. The secondary air for the subsequent total combustion of the top gases can be supplied to the furnace, in an adjustable manner, by nozzles 4 located above the water jacket.
The peculiarity of this insufflation furnace, whose dimensions can also be adapted to the required capacity, lies in that it is loaded through a front opening 5. The loading is done using a hopper. oblique 6 of large capacity, through which the charge arrives in the furnace under the control of a register 7. The charge is placed according to the natural slope angle in front of the furnace nozzles and goes down through the supply opening 5 to the as it is transformed in the melting and evaporation zone. The regulator register 7 makes it possible to easily adjust the height of the load on which the wind is called upon to act at any time. Once adjusted, for a determined rate, the effective height of the load remains invariable.
This in turn ensures uniformity throughout.
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particularly favorable for the operation of the oven. The hopper 6 may be provided with a grid 8 intended to prevent small particles from entering the oven.
The large capacity chamber 9 which is connected from behind to the water jacket of the shaft furnace, and which is completely masonry, serves for the separation of the cinders as well as for the complementary combustion of the gases from the top. As the chamber is built on the factory floor and does not depend, as regards its dimensions, on the actual furnace located at the front, it can be executed in a size which would be impracticable in the case of the installations of known shaft furnaces. In the rear part of this chamber, a drop well 10 can be provided for the oxide which had already deposited in the tubes of the boiler 11 and which has been returned to the chamber. This arrangement is particularly recommended in groups comprising several steam boilers.
To ensure the operation of the insufflation furnace according to the invention, the height of the load deposited according to the angle of natural slope in the space delimited by the water jacket and in front of the nozzles, is adjusted so that the distance between the nozzles and the slope rises from 60 to 100 cms. When the limit, which must be adapted to the load considered, is maintained, on the one hand, the gases from the furnace leave the load at the maximum temperature, which prevents the formation of undesirable wolves; on the other hand, the insufflation furnace maintains its action as a melting furnace in that the residue freed from zinc and lead is subjected to melting.
The molten material can be continuously discharged from the furnace and separate out of the furnace, into overflow pots, copper matte and deposited slag.
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The secondary air can be blown in an adjustable manner into the chamber above the load in order to completely burn the entrained metal vapors to transform them into oxide. The separated oxide does not reach its full quality as a colorant until all the constituents of the furnace gases have been completely burnt off.
In the beginning, the gases in the furnace entrain certain quantities of cinders from the load. These consist mainly of small particles containing carbon. As the chamber is very large in size, and therefore the gas velocity is sufficiently low, the cinders can move rapidly in the chamber, without reaching the boilers located at a certain height. It has been found that the heat of the chamber is sufficient to reduce and volatilize again the metal oxide from the mixture formed on the one hand by the cakes containing carbon and on the other hand by this oxide, while the non-volatile residue is melted and comes to join, in the poor metal state, the slag ditch.
This arrangement eliminates the ongoing labor and expense of handling slag or removing wolves.
The concentration of heat in the large-capacity chamber of the insufflation furnace, a chamber with a radiant surface reduced as much as possible, allowed an improvement in the recovery of waste heat of about 50% compared to grate and shaft furnaces. known, dealing with similar amounts.
The operation of the oven according to the invention will be explained with the aid of the example below: from
Slag / a lead furnace with tank and container
EMI6.1
16-24% Zn, 1-3% Pb 1-1.5%, con, 20-60 / rp8rti8s ga weight Ag as well as residues from the distillation of zinc, containing
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6 - 10% Zn, 4 - 6% Pb, 1% Cu and 180 parts by weight of Ag, 1 part by weight of Au and 30% of C are ground, and, after having been added with pitch as a binder, trans- hot-formed briquettes. In this case, the carbon content of the residue from the zinc distillation replaces the addition of 20% reducing carbon which would otherwise be required.
The briquettes are introduced into the oven after being mixed with 0 - 8% coarse coke, which can be replaced in whole or in part by coarse, unprepared distillation residues.
The volatilization of zinc and pomb from the feed and liquefaction of the residue then takes place in the blast furnace by heating to about 1300 C.
The insufflation furnace according to the invention, to which one or more steam boilers acting as heat recuperators are attached directly downstream, can also be used as a steam boiler hearth burning coke and lower quality fuels, if the combustion is carried out as in a half-gas fireplace and, possibly, as in a generator, with injection of steam and, if the ashes are liquefied, by suitable adjuvants, and evacuated.