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PROCEDE POUR LE TRAITEMENT DES MINERAIS DANS DES FOURS A CUVE
SURBAISSES.
L'invention est relative à un procédé pour le traitement de mine- rais,plus spécialement des minerais de ferdans des fours à cuve de faible hauteur ou surbaissés, pour lequel on utilise souvent., comme combustible, des charbons bitumineux. Par la dégazéification du charbon., qui se fait dans la partie supérieure du four, il se forme des vapeurs et brouillards de goudron qui sont entraînés par les @ de gueulard et qui, en étant séparés par con- densation de ces gaz, peuvent créer des difficultés de fonctionnement par obstruction des conduits et appareils.
La séparation usuelle du goudron, par refroidissement du gaz en dessous du point de rosée des constituants conden- sables, ne convient pas au gaz de gueulard contenant du goudron car ce gaz contient, en outre, des grandes quantités de poussières de gueulard. On obtient alors, par le refroidissement du gaz de gueulard., Ia précipitation d'un mélan- ge goudron-poussières qui forme d'abord une pâte épaisse et ensuite une masse dure comme une pierre dont l'enlèvement, hors des conduits et appareils tra- versés par le gaz de gueulard, pour le traitement et l'utilisation de celui-ci,. est extrêmement difficile et coûteux.
L'invention permet de résoudre, d'une manière simple et certaine? le problème de la séparation des constituants -condensables des gaz de gueulard produits lors du traitement de minerais dans des fours surbaissés, avant que ces constituants puissent produire des effets nuisibleso Conformément à l'invention, la solution du problème consiste à chauffer d'abord le gaz de gueulard, qui sort du four à cuve surbaissé, de manière à transformer les constituants condensables qu'il contient en gaz permanents à une température d'au moins 700 et à faire passer, aussitôt après, le gaz dans un filtre à matières soli- 'des qui contient les matières brutes qui sont à traiter dans le four.
La charge de remplissage en matières solides du filtre chaud peut être constituée, par exemple., par un mélange minerai-coke. A la charge de matières solides on peut ajouter des substances qui favorisent les transformations envisagées et c'est ainsi que l'on peut imprégner le coke utilisé des sels activants, par
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exemple de carbonate de sodium. Par suite de la transformation importante des constituants goudronneux du gaz de gueulard en gaz permanents on augmen-
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te le pouvoir calorifique du gaz de gueulard. Il forme un gaz combustible qui convient mieux à plusieurs usages que le gaz de gueulard ordinaire.
Les restes de goudrons qui n9ont pas été craqués par le chauffage du gaz de gueulard et qui sont retenus dans le filtre chaud en prépondérance sous la formé de suie ne sont également pas perdus car la charge en matières solides du filtre - le cas échéant après refroidissement préalable @ est introduite d'une manière continue ou intermittente comme lit de fusion dans le four à cuve surbaissé dans lequel les constituants formant la suie sont utilisés comme véhicules de carbone pour le traitement du minerai.
Pour maintenir la température nécessaire dans le filtre chaud on se sert de la chaleur sensible du gaz de gueulard convenablement chauffé. Le
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réchauffage lui-même se fait$} de préférence, par 38automcombustion partielle du gaz de gueulard ce qui diminue toutefois quelque peu le pouvoir calorifique de ce gazo A la sortie du filtre chaud on soumet avantageusement le gaz de gueulard, pour exploiter son anthalpie résiduelleà un échange de chaleur avec le vent qui doit être introduite par le basdans le four à cuve surbais-
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séo Pour 1..9auto=combustion partielle, on peut introduire le gaz de gueulard, avec addition d.9air ou d9un autre véhicule d9oxygène, à la sortie du four dans une chambre de combustion constituée.9 en même temps, comme séparateur de matières solides.
En intercalant des séparateurs de poussières usuels dam le trajet suivi par le gaz., plus spécialement en amont du filtre chaud et de l'échangeur de chaleur, on peut obtenir un dépoussiérage suffisant du gaz alors que les poussières$ retenues dans le filtres retournent au four avec la
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charge de remplissage solide du filtre. h9autre partie des poussières de gueu- lard peutle cas échéant,, après avoir été mise au préalable sous la forme de briquettes avec ou sans addition de combustibleêtre introduite dans le four a cuve.
Gomme le gaz de gueulard quitte le filtre chaud à une température élevéeg on utilise pour l'échange de chaleur subséquent avec le vent introduit par le bas dans le fourun échangeur de chaleur, constitué principalement En une matière céramique et fonctionnant par régénération ou récupération. Des
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échangeurs de ce genre sont, comme on le saity particulièrement sensibles à Il'encrassement par les poussières pour la raison que leur rendement diminue déjà fortement quand les grillages régénérateurs ou les tubes récupérateurs sont recouverts d9une souche relativement mince de poussière. Le dépoussiérage usuel et poussé du gaz par voie électrique est compliqué et difficile aux températures élevées du gaz.
II est donc préférable de se servir d'échangeurs
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de chaleur constitués d?une manière particulière et dont les garnitures peu- vent être enlevées facilement et peuvent être débarrassées aisément de la poussière de gueulard qui recouvre ces garnitures.
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A cet effet oonv1ennent de préférence, les régénfateurs qui, à la place d'un grillage fixe, contiennent une charge de remplissage formée par des pièces profilées mobiles en une matière céramique.
Les pièces de remplis-
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sage, qui ont par exemple la forme déclives d9antenne , peuvent, sans interrom- pre le fonctionnement,être évacuées, d'une manière continue ou intermittente, par des écluses ou sas étanches au gaz, hors du régénérateur et peuvent être ré-introduites dans celui-ci après avoir été débarrassées, par voie mécanique,
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de la poussièreo L9échange de chaleur entre le gaz et le vent peut également se faire dans deux chambres séparées 1?une de 1.!'autre et dans lesquelles les pièces de remplissage passent successivement en circuit fermé,, Les pièces de remplissage absorbent alors de la chaleur, fournie par le gaz chaud,
dans la première chambre et cèdent cette chaleur après avoir traversé au préalable un séparateur de poussières mécanique, dans la deuxième chambre au vent admis dans
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le bas du four à cuve de sorte qu9on obtient un fonctionnement continu de I' échangeur de chaleur sans que l'on ait à inverser les trajets suivis par le gaz. Dans tous les cas on fait passer de préférence, le gaz de gueulard, qui cède la chaleur, en contre=courant par rapport aux pièces de remplissage mobi-
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les. En utilisant tm éreteur avec deux chambres traversées alternativement par le gaz ou par le vent il est à recommander d 9 adopter une circulation du vent et des pièces de remplissage en équî-courant mais pour le deuxième mode
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de construction en contre-courant.
Le procédé pour le traitement du gaz de gueulard selon l'Invention
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a une importance particulière dans le cas où le four va cuve surbaissé est ait- #enté,\J mn pas avec de 1.9 air ordinaire mais avec de l'air enrichi en oxygène ou en. oxygène presque purs car dans ce cas le gaz de gueulard acquiert un pouvoir calorifique particulièrement élevé.
En utilisant un échangeur de chaleur avec des corps accumulateurs mobiles on peut effectuer le cracking des hydrocarbures du goudron directement
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dans l'échangeur de chaleur en suppr¯mtlt le filtre chaud Les dessins annexés montrent, à titre d9xemple, une installation complète qui convient à la mise en oeuvre du procédé selon 1.'invention ainsi que certaines parties constitutives de cette installation.
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La figo 1 montre,\1 schématiquement? 191notallatîon susditeo
La figo 2 montre, à plus grande échelle et en coupe axiale verti- cale., un filtre chaud avec une charge de remplissage solide.
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La figo 3 montre en coupe analogue mais décalée de 900 suivant III-III figo 2. ce même fiitreo
La fig. 4 montre,, en élévation, un filtre chaud établi suivant une variante.
Les figso 5 et 6 montrent, sous une forme' schématique simplifiée,
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respectivement deux autres modes de réalisation de I9inventiono Pour Ieînatallatîon montrée sur la figo Is le four à cuve surbais- sé 1 comprend, de la manière usuelle, à sa partie supérieure un dispositif de remplissage 2 et à sa partie inférieure des sorties 3 et 4 réservées respectivement à 1. 9 évacuation des scories et du métal fonduo Le minerai à traiter est amené au dispositif de remplissage 2 par un transporteur 5 et le combustible solide? de préférence des charbons bitumineux, par un transporteur 6.
Le gaz de gueulard, qui sort du four I, par un conduit 7, aboutit dans une chambre de combustion 8 constituée comme une sorte de brûleur à cyclone et dont le fond comporte un collecteur de poussières 9 qui recueille les poussières qui
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sont séparées mécaniquement 3a.r gaz et qui sont évacuées en 100 Dans la oghambre 8 se fait une auto=combtl ,(:011) partielle du gaz de gueulard par suite d' une addition d'air fortement réchauffé qui est introduit par un conduit II dans le conduit pour le gaz de gueulard 7.
Le mélange, qui est chauffé à une température élevée et qui est constitué par du gaz de gueulard et du gaz de combustion, pénètre par un conduit 12 dans un filtre chaud 13 dont la charge de matières de remplissage solides est introduite en 14 dans la partie supérieure du filtre et est évacuée par le fond de celui-ci en étant déversée sa* un transporteur 15 qui amène la charge de remplissage solide et fortement ré-
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chauffée, constituée par exemple par un mélange colsa-minerai au transporteur 6.
A cause de la température élevée, qui règne dans Ia chambre de com-
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btxstion9 les constituants goudronneux? contenus dans le gaz'de gueulard qui n'a pas brûlé? sont transformés à un degré important en gaz permanents et la suies qui peut être formée, est recueillie avec les poussières séparées dans
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le collecteur 9o Comme déjà dite on peut former des briquettes avec ce mélange, auquel on ajoute le cas échéant une quantité supplémentaire de combustible et 1.'introduireg sous cette forme, dans le four par le dispositif de remplis- sage 2.
Dans la plupart de s cas on peut également déverser ce mélange., sans aucun autre traitement préalables directement sur le transporteur de minerai. 5 Les constituants condensables et les autres matières étrangères., qui se trouvent encore dans le gaz de gueulard à la sortie de la chambre de combustion 8., sont retenus dans le filtre chaud 13 et sont amenés avec la charge de remplissage solide, par les transporteurs 15 et 6 au dispositif de remplissage 2 et sont donc introduits à nouveau dans le four à cube surbaissé I.
Le gaz de gueulard, épuré dans le filtre 13, s9écoule par un conduit 16 et par un échangeur de chaleur 17 dans un laveur 18 et depuis celuici, par un électro-filtre 19 pour obtenir une épuration poussée du gaz, dans un refroidisseur final 20 hors duquel il est refoulé? par un ventilateur 21..
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dans le conduit 22 contenant le gaz dflutilisationo h9échangeur de chaleur 17 comporte deux chambres I7a et I7b qui sont traversées alternativement par du gaz de gueulard chaud et par de 19 air introduit par un ventilateur 23 et par un conduit 24, cet air étant admis, comme vent,
dans le bas du four la Sur Is
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conduit 25 qui amené le vent chaud au four i9 est branché le conduit II débouchant dans le conduit 7 du gaz de gueulard. Pour inverser les passages du gaz de gueulard et de 1.9 air et viee-versa dans les chambres 17a et 17bs on se sert de robinets 26 établis dans les conduits dadmission et de sortie 16, 24 et 25.
Un mode de réalisation, particulièrement avantageux, du filtre chaud 13 est montré sur les figso 2 et 3. La charge de matières de remplissa-
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ge solides du filtre est introduite d9abords par le transporteur 14, par des écluses ou sas 28, étanches aux gaz, dans une chambre intermédiaire 27 et est déversée hors de celui=ci dans la chambre de filtration 29, en forme de cuve, Par des écluses ou sas 30, étanches au gaz, on peut évacuer, d'une manière continue ou intermittente, la quantité voulue de cette charge solide pour la déverser sur le transporteur 15.
Le gaz de gueulard à épurer se répartit, à
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partir du conduit dliadm1ssion L29 dans piusieurs conduits 31, établis à des niveaux différents les uns au-dessus des autres et sur lesquels sont branchés des tubes 32 qui aboutissent dans la chambre de filtration et qui alimentent des gicleurs pour la répartition du gaz. Le gaz de gueulard, débité par les tubes 32, monte et descend dans la charge de remplissage solide et pénètre par des passages 35 en forme de toit dans les tubes de sortie 33 qui sont raccordés aux conduits 34 communiquant avec le conduit 16 pour le gaz de gueulard.
Une variante du filtre chaud est montrée sur la figo 4. Dans ce cas le gaz de gueulard pénètres, depuis le conduit 12, dans le conduit de répar- tition 36 d'où partent des tubes 32 qui débouchent dans des compartiments
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13as correspondants et superposés, du filtre. Chaque compartiment du filtre comporte un conduit de sortie 33 pour le gaz, ce conduit étant relié, par un collecteur 37, au conduit 16 pour le ga z de gueulard.
Les modes de réalisations décrite ci-=dessus, pour le filtre chaud 13 sont alimentés avec du gaz de gueulard, en équicourant et en contrecourant par rapport au mouvement des matières solides qui forment la charge de remplissage du filtre et qui traversent la chambre 29 ou les différents compartiments 13a de haut en bats, Un mode de réalisation simplifié du filtre
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13 et de 19échangeur de ohaleur 17 est montré sur la figo 5o Dans ce cas le conduit 12 débouche dans la partie inférieure conique du filtre 13, en forme
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de cuve alors que le conduit 16, pour le gaz de gueulard, est raccordé à I' extrémité supérieure du filtreLe gaz de gueulard s'écoule dans ce cas depuis le bas vers le haut, en traversant en contre=courant la charge de remplissage qui descends de haut en bas:
, dans le filtrePour simplifier le dessin on n'
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a montrée de 19échangeur de chaleur 17, quune seule chambre 17a qui contieit une charge de corps profilés 38, en céramique. Ces corps profilés peuvent être introduits par une écluse 39, étanche aux gaz, dans la chambre I7a ou 17b de
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1aéchangeur et peuvent être évacués.., hors de chaque chambre, par une écluse analogue 40 pour être ramenés, après avoir subit une purification mécanique,
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en circuit fermé à 19e-*cluse 39o Le gaz de gueulard traverse chacune des chambres I7a et I7b depuis le bas vers le haut alors que i9air à réchauffer, qui est amené par le conduit 24 et ramené au four 1 par le conduit 25, s'écoule en sens inverse.
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Pour 19exemple de la figa 6 on relie la chambre de combustion 8 directement au four à cuwe surbaissé 1.0' le filtre est constitué d'une manière analogue à celui montré sur la figo 5. Dans ce casl'introduction du gaz de
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gueulard se fait à peu près à mi-hauteur dans la chambre du filtreo Pour in- troduire et évacuer les matières de remplissages qui traversent le filtre de haut en bas, on se sert dobturateurs à alvéoles 41.
Le cas échéant, on peut refroidir jusqu9à la température voulue, la charge de remplissage, qui se trouve dans la partie 13b du filtre et qui n'est plus chauffée par le gaz de gueulard, à l'aide 'dun fluide refroidisseur constitué par exemple par de la vapeur d'eau et amené par le conduit 42. L9échangeur de chaleur 17, intercalé dans le conduit 16 pour le gaz, contient un faisceau tubulaire 43 qui est
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traversé de haut en bas par le gaz et qui est entouré par l'air à réchauffer qui s'écoule en contre-courant.
Le mode de réalisation,montré sur la figo 6, convient tout parti-
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cu1.ièrement à la mise en oeuvre de l'invention dans le cas otl,9 dans le four à cuve surbaissé 1, il ne se produit pas une formation appréciable de poussières, par exemple quand on traite des minerais à, grains grossiers et non pul-
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vérulents, Dans ce cas on peut supprimer le dépoussiérage particulier du gaz de gueulard pour la raison que les quantités réduites de poussières, véhiculées par ce gaz, sont séparées de celui-ci dans le filtre chaud 13 avec les constituants condensables qui sont encore contenus dans le gaz de gueulard.
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Pour faciliter l'évaeuation du gaz de gueulard hors du four à cuve surbaissée on peut établir les dispositifs9 qui servent au traitement de ce gaz dont la chambre de combustion 8, le filtre chaud 13 et, le cas échéant, également 1-9échangeur de chaleur 17, au-dessus de 1?entrée 2 du four la Le retroîdîssement ainsi qu9dventuellement I9épuration poussée du gaz de gueulard, quittant llêchangeur de chaleur z peuvent se faire pour autant que ce soit encore nécessaireen tout endroit voulu.
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..A..Z S V.M-1 Leînventîon a pour objet des perfectionnements apportés au trai- tement des minerais dans un four à cuve surbaissé, lesquels perfectionnements, utilisés séparément ou en combinaison, consistent notamment @
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à chauffer le gaz de gueu1.ard sortant du foue, à une température d'au moins 7000 pour transformer les constituants condensables qu'il contient en gaz permanents et à traiter aussitôt après le gaz dans un filtre chaud dont la charge de remplissage solide contient des matières brutes que 1?on veut soumettre au traitment;
à soumettre un mélange de coke et de minerai, utilisé comme' charge de remplissage solide du filtrer subséquemment,9 le cas échéant après re- froidissement préalable, au traitement métallurgique dans le four à cuve sur- baissée à utiliser le gaz, de gueulard réchauffé comme véhicule de chaleur
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unique pour maintenir le fï- - . .ud à la température néce ssai:# , à effectuer le rësnauffage du gaz de gueulard par auto-combustion partielle ;
à introduire le gaz de gueulard auquel on a ajouté un support d'
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oxygène, tel que 1.9air,9 dans une chambre de combustion qui est constituée, ex m3ma temps, comme un séparateur de matières solides à soumettre le gaz de gueulard, traité dans le filtre chaud, à un échange de chaleur avec le vent à introduire dans le four à cuve surbaissé; et à évacuer, d9une manière continue ou intermittente, les matiè- res de filtration solides hors du filtre chauds constitué en forme de cuve,
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ces matières étant amenées, de préférence directenwnt, au four â cuve surbais- sé.
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