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PROCEDE ET DISPOSITIF POUR RECUPERER LE ZINC PAR FUSION A PARTIR DE
DECHETS ET PRODUITS-INTERMEDIAIRES.CONTENANT.DU ZINC
METALLIQUE.
Dans la demande de brevet principal du 10 juillet 1950, la deman- deresse a décrit un procédé de fusion du zinc métallique contenu dans les pro- duits de déchet ou des produits intermédiaires renfermant du zinc; dans ce pro- cédé, on introduit les matières premières métalliques aussi rapidement que pos- sible après leur production, et encore chaudes, dans un four tambour chauffé intérieurement et l'on met en mouvement ce four après obturation de l'ouvertu- re de charge pour effectuer la fusion du métal à des températures situées sen- siblement au-dessus de son point de fusion et comprises, de préférence, entre environ 700 et 800 C.
Pendant la fusion, on peut ajouter à la charge des ma- tériaux oxydants et favorisant l'augmentation de la température ou des maté- riaux réducteurs favorisant le rendement sous une forme gazeuse, liquide ou solide, tels que par exemple le sel d'ammoniaque, le sel marin, le carbone, la poudre d'aluminium ou leurs mélanges.
Le four servant, conformément à la demande de brevet principal susvisée, à la mise en oeuvre du procédé est constitué par un tambour rotatif à compartiment unique, chauffé intérieurement, que l'on munit d'une couche i- solante et d'un revêtement réfractaire appliqué sur celle-ci, ainsi que d'un dispositif de chauffage indépendant permettant le chauffage intérieur direct ou indirect. Le dispositif de chauffage intérieur peut être introduit et reti- ré par la face frontale du tambour à travers une ouverture pratiquée au centre.
Une autre ouverture pratiquée dans la surface frontale du four et située au niveau inférieur sert à l'écoulement du métal liquéfié, tandis qu'une troisiè- me ouverture percée au-dessus de l'ouverture centrale de charge est destinée à la décharge des cendres démétalliséeso
Le fonctionnement du four spécifié ci-dessus servant à la mise en oeuvre du procédé de la demande de brevet principal précitée est un procé- dé discontinu, étant donné que l'appareil chauffé à une température d'environ 800 C et rempli à moitié de matériaux à fusionner est mis en rotation pen-
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dant environ 15 minutes, période après laquelle on procède à la coulée du métal par le trou de coulée inférieur.
Lorsqu'on a déchargé; également après une rotation correspondante du four, les cendres démétalisées par l'ouvertu- re superposée au trou de coulée, on introduit un nouveau chargement et on procède de la même manière qu'auparavant. Lorsqu'on utilise des matériaux chauds, le four peut effectuer la fusion de deux à trois chargementssans nou- vel apport de chaleur. Par contre, lorsque les matériaux de départ sont froids,on ne peut traiter qu'une seule charge à la fois après chaque chauf- fage préalable.
La demanderesse a découvert que l'on pouvait, avec des moyens relativement simples, développer et perfectionner le four conforme à la de- mande de brevet principal susmentionnée de manière à réaliser un procédé con- tinu de fusion du zinc et à atteindre un rendement amélioré en métal ainsi qu'une économie perfectionnée de l'ensemble du procédé.
A cet effet, on subdivise le four à l'aide d'une cloison verti- cale, (four qui comportait jusqu'à présent un seul compartiment et qui est également un four rotatif à tambour sur galets) en deux compartiments de fu- sion séparés, le four ayant de préférence des dimensions telles que sa lon- gueur totale soit supérieure à son diamètre. Une particularité importante de l'invention réside dans le revêtement intérieur du four, dont les parois sont isolées comme auparavant d'abord par une côuche de briques isolantes.
Tandis qu'on maçonne sur cette couche isolante et sur les deux côtés fron- taux une couche de briques réfractaires u@suelles, la paroi intérieure du cy- lindre, ainsi que la cloison verticale de séparation en deux compartiments, est constituée au contraire par un revêtement maçonné bon conducteur de la chaleur, tel que par exemple les briques en carbure de silicium. Cette par- ticularité est importante parce qu'il faut conserver aussi longtemps que possible la chaleur introduite et la transmettre, par rayonnement et con- tact de préférence, aux matériaux à traiter.
Conformément à la présente invention, la construction du four perfectionné est caractérisée par le fait que les matériaux à traiter subis- sent, dans un compartiment situé du côté du chargement, un traitement préa- lable continu et sont traités dans le deuxième compartiment faisant suite au premier, à nouveau en continu. A cet effet, on réalise la communication entre les deux compartiments au moyen d'ouvertures pratiquées dans la péri- phérie de la cloison de séparation, ces ouvertures s'élargissant du côté de la sortie des matériaux.
On opère le chargement du premier compartiment avec le matériau à traiter venant d'un silo d'alimentation au moyen d'un disposi- tif de chargement fixe aboutissant en direction axiale dans le compartiment et isolé par rapport au four, ce dispositif réglable travaillant en continu, tandis que l'on introduit axialement le brûleur dans la face frontale du deuxième compartiment, les ouvertures de dégazage et de dégagement pour les matériaux démétallisés étant situées à demeure à proximité dudit brûleur.
La face frontale du four comporte, en outre, le trou de coulée pour le mé- tal fondu situé à la partie inférieure.
Conformément à la présente invention., on utilise le four ci- dessus pour réaliser la fusion du zinc métallique contenu dans les produits de déchet ou les produits intermédiaires, par exemple de la manière suivante
Après avoir porté la température du revêtement réfractaire à en- viron 800 C, on charge en continu au moyen du dispositif de chargement les matériaux à traiter contenant le métal dans le four se trouvant en rotation constante, en les introduisant d'abord dans le premier compartiment du tam- bour rotatif. Ce compartiment se trouve soumis constamment au chauffage in- direct émanant de la cloison de séparation rayonnante et de la paroi intérieu- re du tambour bonne conductrice de la chaleur.
De cette manière, on réalise en continu la fusion des particules poussiéreuses finement divisées et facilement oxydables des matériaux au sein d'une atmosphère exempte d'oxygène et non oxy- dante, à des températures situées sensiblement au-dessus du point de fusion du zinc. Les matériaux ainsi démétallisés en partie dans le premier compartiment durant la rotation constante du four pénètrent par les ouvertures pratiquées
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à la périphérie de la cloison de séparation et spécialement prévues à cet effet, dans le deuxième compartiment situé derrière le compartiment de char- gement, deuxième compartiment que l'on chauffe constamment par passage direct de la flamme.
Dans ce compartiment, la rotation constante opère un classement du contenu du tambour selon la densité, classement qui conduit à la surface les parties oxydées légères et déjà démétallisées par passage dans le premier compartiment et on protège ainsi la partie non encore entièrement dézinguée sousjacente ainsi que le métal liquéfié de l'oxydation par les gaz chauds.
Les parties les plus légères entièrement démétallisées sont transportées par la rotation du tambour en continu depuis la surface de la charge à l'ouvertu- re de sortie où on les évacue. Etant donné que l'ouverture de chargement est située dans l'axe du tambour, on maintient le four, pendant la marche, con- stamment et régulièrement rempli à moitié environ. Un arrêt de l'opération n'est nécessaire qu'après un intervalle de temps prolongé et seulement pen- dant le court instant que demande la coulée du métal liquéfié. Il peut être utile de prévoir un trou de coulée du métal dans les deux compartiments.
Pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, pro- cédé qui représente une opération continue, on règle avantageusement la vi- tesse de rotation du tambour à une allure si modérée que la charge du four n'est pas entraînée par la rotation du revêtement intérieur. On évite de cette manière la production gênante de poussières et on améliore le contact entre le matériau et la garniture du four et par conséquent l'efficacité du procédé de fusion.
Pour éviter la formation de dépôts sur la garniture du comparti- ment de fusion et aussi pour désagréger les agglomérés pouvant se former pen- dant la fusion, on introduit conformément à l'invention, dans chacun des deux compartiments, une série de corps de broyage lourds, par exemple des boulets, en carbure de silicium. On donne au diamètre de ces boulets une dimension supérieure au diamètre des ouvertures de passage de la cloison de séparation du four, afin de les empêcher de passer d'un compartiment dans l'autre.
Les détails de construction du four, conforme à la présente in- vention, destiné à la réalisation du procédé de récupération par fusion du zinc métallique contenu dans les produits de déchet ou des produits intermé- diaires seront mieux compris à l'aide du dessin ci-après représentant, à titre non limitatif, des modes de réalisation préférés de l'invention.
Sur ce dessin :
La figure 1 est une coupe horizontale du four; la figure la est une coupe verticale de sa face de déchargement; la figure 1b est une coupe du four selon A-B de la figure 1; les figures 2 et 3 sont des coupes représentant des variantes de réalisation du four.
On protège d'abord l'enveloppe du four-tambour à galets ou de construction similaire 2 contre le rayonnement calorifique au moyen d'une couche de matériau isolant. On applique, sur chacune des surfaces frontales du four, une couche de matériau réfractaire, tandis que la partie cylindri- que intérieure 5 du four porte un revêtement en matériau particulièrement bon conducteur de chaleur, par exemple du carbure de silicium. On constitue la cloison de séparation 6 dans le même matériau, cette cloison divisant le four tambour en deux compartiments de fusion 7 et 8. Pour transformer le procédé décrit dans la demande de brevet principal précitée en un procédé continu, on donne à la rotation du tambour un mouvement indépendant, à la fois des dispositifs de chargement du matériau à traiter et des moyens de chauffage et de déchargement des matériaux du four.
On obtient ce résultat en introduisant dans le compartiment de fusion 7 du four le matériau prove- nant du silo d'alimentation 9 au moyen d'une vis sans fin axiale aboutissant dans ledit compartiment. La vis sans fin fixe est isolée par rapport au four par des moyens connus.
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On introduit de même manière dans le compartiment de fusion 8 le dispositif de chauffage ainsi que les accessoires qu'il comporte pour l'évacuation des gaz résiduaires et du matériau démétallisé. On dispose le brûleur 11 destiné à amener le carburant solide, liquide ou gazeux comme la vis d'alimentation 10 dans l'axe du four, et on dispose au: même endroit le conduit de dégagement des gaz 12 qui l'entoure, ainsi que la goulotte de déchargement des cendres démétallisées 13 située à proximité et en-dessous.
On réunit avantageusement les dispositifs fixes 11, 12 et 13 en un groupe et on les isole du four en rotation à leur tour, par des moyens connus. On pratique dans le fond du compartiment 8 et avantageusement aussi dans celui du compartiment 7 les trous de coulée 14 et 14' débouchant à l'extérieur.
Des boulets de broyage 15 introduits dans les compartiments 7 et 8 désagrè- gent les agglomérés pouvant se former éventuellement au cours du procédé de fusion.
Il est évident que l'appareillage représenté sur la figure 1 constitue la réalisation en continu du procédé faisant l'objet de la deman- de de brevet prïncipalo Cet appareillage est particulièrement approprié et permet la mise en oeuvre très efficace du procédé par le fait que la pré- paration et la mise en oeuvre du procédé de fabrication du produit recherché se font séparément dans le four tambour rotatif à deux compartiments' La communication entre les deux compartiments 7 et 8 par les ouvertures 6' pra- tiquées dans la cloison de séparation 6, permet l'acheminement et la réunion du produit fini résultant des deux phases et donne ainsi à l'ensemble du pro- cédé la continuité désirable a
Il est important que, dans tous les cas,
le traitement des maté- riaux dans le compartiment 7 du four tambour rotatif se fasse au sein d'une atmosphère aussi privée d'oxygène que possible. La chambre uniquement chauf- fée par réverbération représentée sur la figure 1 est particulièrement utile.
A cet effet, on peut cependant réaliser aussi le chauffage du compartiment 7 en plus du rayonnement émanant du revêtement maçonné par des tubes de cha- leur rayonnante.
La figure 2 représente les moyens que l'on met en oeuvre à cet effet.
Les brûleurs 11 pénétrant axialement dans le compartiment 8 chauffent les matériaux qui s'y trouvent par passage direct de la flamme, mais, dans ce cas, les gaz de combustion pénètrent dans un tube de rayonne- ment 16 encastré dans la cloison de séparation 6 et aboutissant dans le con- duit de dégagement 12 situé dans la face frontale opposée aux brûleurs 11.
Tandis que le tube rayonnant 16 tourne avec le four-tambour, le conduit de dégagement 12 est fixe. On peut considérer le chauffage du dispositif con- forme à la figure 2 comme un chauffage conforme aux principes des courants contraires, étant donné que sa direction est opposée à la direction du ma- tériau entrant dans le compartiment 7 grâce à la vis de chargement sans fin..
La construction du four-tambour conforme à la figure 3 est différente. Dans ce cas, le brûleur fixe 11 aboutit au tube rayonnant 16 tournant avec le tambour, tube qui produit l'échauffement indirect du com- partiment 7, tandis que les gaz de combustion sortants chauffent les maté- riaux se trouvant dans le compartiment 8, par passage direct de la flamme, les gaz résiduaires étant évacués de l'appareil par le-conduit fixe 12.
Dans toutes les variantes de réalisation décrites ci-dessus, le principe du procédé conforme à la demande de brevet principal précitée est conservé :en effet, on utilise un four-tambour à deux compartiments, dont l'un est chauffé directement, et l'autre indirectement; on utilise des dispositifs fixes de chargement et de chauffage, ainsi qu'un revête- ment intérieur du four qui transmet un maximum possible de chaleur aux ma- tériaux à traiter par rayonnement et par contacta en coopération- avec un isolement calorifique. On résout ainsi,- de la manière la plus 'parfaite, le problème posé par le procédé du brevet principal de la demanderesse, problè- me caractérisé par l'échauffement aussi rapide que possible des matériaux à une température située sensiblement au-dessus du point de fusion du zinc à récupérer.
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METHOD AND DEVICE FOR RECOVERING ZINC BY FUSION FROM
WASTE AND INTERMEDIATE PRODUCTS CONTAINING ZINC
METALLIC.
In the main patent application of July 10, 1950, the applicant described a process for melting metallic zinc contained in waste products or intermediate products containing zinc; in this process, the metallic raw materials are introduced as quickly as possible after their production, and still hot, into an internally heated drum furnace and this furnace is set in motion after the opening of the furnace is closed. charge to effect the melting of the metal at temperatures substantially above its melting point and preferably between about 700 and 800 C.
During the melting, it is possible to add to the feed oxidizing materials which promote an increase in temperature or reducing materials which promote the yield in a gaseous, liquid or solid form, such as for example the ammonia salt. , sea salt, carbon, aluminum powder or mixtures thereof.
The oven serving, in accordance with the aforementioned main patent application, for the implementation of the process consists of a rotating drum with a single compartment, heated internally, which is provided with an isolating layer and a coating. refractory applied thereon, as well as an independent heating device allowing direct or indirect interior heating. The interior heater can be inserted and removed from the front of the drum through an opening in the center.
Another opening made in the front surface of the furnace and located at the lower level serves for the flow of the liquefied metal, while a third opening drilled above the central charging opening is intended for the discharge of ashes. demetallized
The operation of the furnace specified above for carrying out the process of the aforementioned main patent application is a batch process, since the device heated to a temperature of about 800 ° C. and filled to half of material to be fused is rotated during
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lasts about 15 minutes, after which time the metal is poured through the lower tap hole.
When we have unloaded; also after a corresponding rotation of the furnace, the ashes demetalized by the opening superimposed on the taphole, a new charge is introduced and the procedure is carried out in the same way as before. When hot materials are used, the furnace can melt two to three loads without additional heat. On the other hand, when the starting materials are cold, only one load can be treated at a time after each pre-heating.
The Applicant has discovered that it is possible, with relatively simple means, to develop and improve the furnace according to the aforementioned main patent application so as to carry out a continuous process of melting zinc and to achieve an improved efficiency. metal and improved economy of the entire process.
To this end, the furnace is subdivided by means of a vertical partition (furnace which until now had only one compartment and which is also a rotary drum kiln on rollers) into two melting compartments. separated, the furnace preferably having dimensions such that its total length is greater than its diameter. An important feature of the invention resides in the interior lining of the oven, the walls of which are insulated as before first by a cove of insulating bricks.
While a layer of u @ suels refractory bricks is being built on this insulating layer and on the two front sides, the inner wall of the cylinder, as well as the vertical partition wall into two compartments, is made up on the contrary by a masonry coating that is a good conductor of heat, such as for example silicon carbide bricks. This particularity is important because it is necessary to conserve the introduced heat as long as possible and to transmit it, by radiation and preferably in contact, to the materials to be treated.
According to the present invention, the construction of the improved furnace is characterized by the fact that the materials to be treated undergo, in a compartment located on the loading side, a continuous preliminary treatment and are treated in the second compartment following the process. first, again continuously. To this end, the communication between the two compartments is achieved by means of openings made in the periphery of the partition wall, these openings widening on the side where the materials exit.
The first compartment is loaded with the material to be treated coming from a feed silo by means of a fixed loading device terminating in the axial direction in the compartment and isolated from the furnace, this adjustable device working in continuous, while the burner is introduced axially into the front face of the second compartment, the degassing and release openings for the demetallized materials being permanently located near said burner.
The front face of the furnace also has the tap hole for molten metal located at the bottom.
In accordance with the present invention, the above furnace is used to effect the melting of metallic zinc contained in the waste products or the intermediate products, for example in the following manner
After bringing the temperature of the refractory lining to about 800 C, the materials to be treated containing the metal are continuously charged by means of the loading device into the furnace which is in constant rotation, by first introducing them into the first. rotary drum compartment. This compartment is constantly subjected to the indirect heating emanating from the radiant partition wall and from the inner wall of the drum which is a good conductor of heat.
In this way, the melting of the finely divided and easily oxidizable dust particles of the materials is carried out continuously in an oxygen-free and non-oxidizing atmosphere, at temperatures substantially above the melting point of zinc. . The materials thus partially demetallized in the first compartment during the constant rotation of the furnace enter through the openings made
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at the periphery of the partition wall and specially provided for this purpose, in the second compartment located behind the load compartment, second compartment which is constantly heated by direct passage of the flame.
In this compartment, the constant rotation operates a classification of the contents of the drum according to the density, classification which leads to the surface the light oxidized parts and already demetallized by passage in the first compartment and one thus protects the part not yet entirely dezinced underlying as well as liquefied metal from oxidation by hot gases.
The lighter fully demetallized parts are transported by the continuous rotation of the drum from the surface of the load to the outlet opening where they are discharged. Since the loading opening is located in the axis of the drum, the oven is maintained during operation constantly and regularly approximately half full. A stop of the operation is necessary only after a prolonged interval of time and only during the short time required for the pouring of the liquefied metal. It may be useful to provide a tap hole for the metal in both compartments.
For carrying out the process according to the invention, which process represents a continuous operation, the speed of rotation of the drum is advantageously adjusted at such a moderate rate that the load in the furnace is not entrained by the drum. interior lining rotation. In this way the troublesome production of dust is avoided and the contact between the material and the furnace lining and therefore the efficiency of the melting process is improved.
In order to prevent the formation of deposits on the lining of the melting compartment and also to break up the agglomerates which may form during melting, a series of grinding bodies are introduced in accordance with the invention into each of the two compartments. heavy, for example balls, made of silicon carbide. The diameter of these balls is given a dimension greater than the diameter of the passage openings of the partition wall of the furnace, in order to prevent them from passing from one compartment to the other.
The constructional details of the furnace, according to the present invention, intended for carrying out the process for the recovery by melting of metallic zinc contained in the waste products or intermediate products will be better understood with the aid of the accompanying drawing. -after showing, without limitation, preferred embodiments of the invention.
On this drawing :
Figure 1 is a horizontal section of the oven; Figure la is a vertical section of its unloading face; Figure 1b is a section of the oven along A-B of Figure 1; Figures 2 and 3 are sections showing alternative embodiments of the oven.
The casing of the roller drum kiln or similar construction 2 is first of all protected against heat radiation by means of a layer of insulating material. A layer of refractory material is applied to each of the front surfaces of the furnace, while the inner cylindrical part 5 of the furnace is coated with a material which is particularly good conductor of heat, for example silicon carbide. The partition wall 6 is made of the same material, this partition dividing the drum furnace into two melting compartments 7 and 8. To transform the process described in the aforementioned main patent application into a continuous process, the rotation of the drum independent movement, both of the devices for loading the material to be treated and the means for heating and unloading the materials from the furnace.
This result is obtained by introducing into the melting compartment 7 of the furnace the material coming from the feed silo 9 by means of an axial worm ending in said compartment. The fixed endless screw is isolated from the furnace by known means.
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The heating device as well as the accessories which it comprises for the evacuation of the waste gases and of the demetallized material are introduced in the same way into the melting compartment 8. The burner 11 intended to supply the solid, liquid or gaseous fuel like the feed screw 10 in the axis of the furnace is placed, and the gas release duct 12 which surrounds it is placed in the same place, as well as the discharge chute for demetallized ash 13 located nearby and below.
The fixed devices 11, 12 and 13 are advantageously combined into a group and they are isolated from the rotating furnace in turn, by known means. The tap holes 14 and 14 'opening to the outside are made in the bottom of the compartment 8 and advantageously also in that of the compartment 7.
Grinding balls 15 introduced into compartments 7 and 8 break up any agglomerates which may possibly form during the melting process.
It is obvious that the apparatus shown in FIG. 1 constitutes the continuous realization of the process which is the subject of the principal patent application. This apparatus is particularly suitable and allows the very efficient implementation of the process by the fact that the preparation and implementation of the process for manufacturing the desired product are carried out separately in the rotary drum kiln with two compartments 'Communication between the two compartments 7 and 8 by the openings 6' made in the partition wall 6, allows the routing and the union of the finished product resulting from the two phases and thus gives the whole process the desired continuity a
It is important that, in all cases,
the treatment of the materials in the compartment 7 of the rotary drum kiln takes place in an atmosphere as deprived of oxygen as possible. The reverberation-heated only chamber shown in Fig. 1 is particularly useful.
For this purpose, however, it is also possible to heat the compartment 7 in addition to the radiation emanating from the masonry covering by radiant heat tubes.
FIG. 2 represents the means which are implemented for this purpose.
The burners 11 entering axially into the compartment 8 heat the materials therein by direct passage of the flame, but, in this case, the combustion gases enter a radiant tube 16 embedded in the partition 6 and terminating in the release duct 12 located in the front face opposite the burners 11.
As the radiating tube 16 rotates with the drum kiln, the release duct 12 is fixed. The heating of the device in accordance with FIG. 2 can be considered as a heating in accordance with the principles of contrary currents, given that its direction is opposite to the direction of the material entering the compartment 7 thanks to the loading screw without end..
The construction of the drum kiln according to Figure 3 is different. In this case, the fixed burner 11 ends in the radiating tube 16 rotating with the drum, a tube which produces the indirect heating of the compartment 7, while the outgoing combustion gases heat the materials in the compartment 8, by direct passage of the flame, the residual gases being evacuated from the apparatus via the fixed duct 12.
In all the variant embodiments described above, the principle of the process in accordance with the aforementioned main patent application is retained: in fact, a drum oven with two compartments, one of which is heated directly, and the other indirectly; Fixed charging and heating devices are used, as well as an interior lining of the furnace which transmits as much heat as possible to the materials to be treated by radiation and by contact in cooperation with heat insulation. This solves, - in the most perfect way, the problem posed by the process of the main patent of the applicant, a problem characterized by the heating as rapidly as possible of the materials to a temperature situated substantially above the point of melting the zinc to be recovered.