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L9invention est relative à un perfectionnement de la prépa- ration de carbure de calcium à partir de charbon et d'une matière calcaire selon le procède du four à cuveo
Dans un procède de ce type,la chaleur nécessaire est pro- duite par la combustion dune partie du combustible solide se composant principalement de carbone (généralement du coke) et se trouvant dans le four à cuve, à l'aide d'un vent de soufflage riche en oxygène qui est amené par des tuyères dans le foyer du four à cuvée,
Par suite de la zone ou des zones de combustion se formant dans le foyer,
il se présente localement une température élevéepar
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exemple de 2200 307 laquelle la matière calcaire additionnée se fluidifie et entre enrél\@tion avec du charbon non-brule selon le schéma
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,çûivent.- OS) +- 30 GaG2 + 00 f (1) en formant du carbure de calcium fondu.
Selon les conditions de réaction et particulièrement selon la température et le rapport entre les quantités de chaux et de carbone non brûle ? on obtient un carbure de calcium plus ou moins souillé de chaux.
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En général, on s'efforoe ' de faire en sorte qu'à l'endroit où s'opère la 1"éaction e'est-à-dire dans la zone de combustion du carbure de calcium, le rapport chaux-carbone'soit plus grand que celui qui corres- pond au schéma de réaction (1); en d'autres terme, on fait en sorte qu'il
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y ait toujours un excès de chaux.
L'utilisation dltm-excés de chaux con- porte cependant le risque que le carbone non converti en carbure de cal-
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ciun s'accumle dans la zone de formation du carbure de calcium, ce qui empêche l'amenée d'un mélange frais de chaux et de charbon;, en sorte que la production du carbure de calcium est arrêtéeo
L'emploi d'un excès de chaux implique, par ailleurs, l'obten- tion d'un carbure de calcium fortement souillé de chauxo Dans le procédé
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selon le brevet allemand 8680 600 ? dans lequel on opère avec un excès de charbon, on supprime l'inconvénient.
d'une aoourrulation de charbon non consumé en le brûlant par périodeso Selon ce prooédé on obtient donc du carbure de calcium pratiquement exempt de chauxmais l'inconvénient de ce procédé réside dans le fait que le processus n'est pas constant, parce que le processus de formation de carbure de calcium doit être interrom- pu à chaque instant pour brûler le charbon, en sorte qu'une plus grande quantité d'oxygène est amenée temprairement au foyer qu'il n'est néces- saire pour la formation proprement dite du carbure de calcium.
Le procédé selon l'invention permet de supprimer les incon-
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vénients des procédés susmentionnéso
Par une amenée continue de chaux ou d'un mélange de chaux et de charbon.contenant un excès de chaux à la zone de formation de car-
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bure de calcium, on peut produire finalement de manière oonstante, du CaC2 qui contient une quantité beaucoup plus petite de chaux libre que le carbure de calcium formé initialement.
Par le procédé selon l'invention, on prépare d'abord un car- bure de calcium fondu fortement souillé de chaux, après quoi ce carbure de calcium fondu et souillé est maintenu avant d'être soutiréen contact avec du carbone à température suffisamment élevée:, de façon que la chaux en excès réagisse avec ce carbone en formant du carbure de calcium.
Contrairement à la pratique courant jusqu'à présent,qui con- sistait à soutirer immédiatement le carbure de calcium fondu à proximité de la zone de formation de carbure de calcium (voir,par exemple,la fi-
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gure 1 du brevet américain 20 1360430 et les figures 12 et 3::il brevet français n 100360208 du 26 avril 1951) on fait réagir la chaux en excès de façon simple, en disposant l'orifice de soutirage du carbure de calcium
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de façon que le carbure de calcium produit, provenant de la zoné de for- mation de carbure de calcium, soit forcé de séjourner pendant quelque temps dans les zones de combustion,,
On a constaté qu'à une température suffisamment élevée dans les zones de combustions, par exemple à 2.200-3.000 C,
la chaleur rayonnée suffit à réaliser la réaction entre l'excès de chaux contenu dans le car- bure de calcium fondu, et le charbon à une vitesse telle que le carbure de calcium fondu peut être soutiré au besoin, de façon continuée
Sur les figures 1 et 2 des dessins ci-annexés, on a représenté schématiquement, en coupe longitudinale, quelques modes de réalisation d'un four à cuve à carbure de calcium, dans lesquels le procédé selon l'invention se réalise automatiquemento
Le four à cuve à carbure de calcium 1, représenté à la figure 1, comprend une partie supérieure A,une partie médiane B et une partie inférieure C.
La partie supérieure comprend le dispositif d'alimentation 2 du four ; ce dispositif est muni d'un couvercle 3 et d'une soupape 4 mobile en direction verticale,
La partie médiane située entre le dispositif d'alimentation et la partie de four revêtue de matière réfractaire, dans laquelle se trouvent le foyer 12 muni de tuyères 13 et le collecteur de scories 11 présentant un orifice de soutirage 14,constitue la soute proprement dite dont les dimensions sont telles que, malgré l'amenée discontinue des ma- tières de départ au dispositif d'alimentation,
une adduction continue de ces matières à la partie supérieure du four est tout de même assurées
Dans la partie médiane se trouve un tube 7 divisant la partie médiane en deux compartiments:) à savoirun espace annulaire 8 et un es- pace tubulaire 9, cet espace tubulaire se terminant par un entonnoir dans le foyer 12 du fouro Au-dessous du tube 7 est disposéun entonnoir 6 pouvant pivoter autour d'un axe horizontal 5.
Grâce à cet agencement, selon la position de l'entonnoir, la matière de départ peut être intro- duite depuis le dispositif d'alimentation 2 soit dans l'espace annulaire 8, soit dans l'espace tubulaire 90
Par ailleurs, le four à cuve est mmi d'une conduite 10 ser- vant à l'évacuation des gaz produits pendant la combustion du combustible et la formation du carbure de calcium. hors de la préparation de carbure de calcium dans le four à cuve, le dispositif d'alimentation 2 est rempli tour à tour par exemple de coke et de chaux ou d'un mélange de chaux et de coke;
dans la position représentée, le coke introduit en 2 est introduit par l'entonnoir 6, en descendant la soupape 4, dans l'espace annulaire 8,tandis que après rotation dé l'entonnoir 6 sur 180 dégrés, le mélange de chaux et de coke est introduit du dispositif d'alimentation dans l'espace tubulaire 90
Un noyau se composant de chaux ou d'un mélange de chaux et de coke entouré d'un anneau de coke descend de la partie médiane B dans le foyer et dans le collecteur de scories du four à cuve.
Par les tuyères 13, on introduit un vent de soufflage riche en oxygène se composant par exem-- ple d'air enrichi en oxygène ou d'un mélange d'oxygène et de vapeur d'eau qui brûle le coke se trouvant aux environs de l'extrémité des tuyères, en formant des zones de combustion, dans lesquelles régne une température tellement élevée qu'à la hauteur des zones de combustion la chaux fond et réagit avec le coke, en formant du carbure de calcium fondu, qui se rassemble dans le collecteur de scories 11 relativement peu profonde
Comme les tuyères sont légèrement inclinées vers le bas, les zones de combustion s'étendent en direction horizontale et la surface
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rayons sa t la <xal<,1ù=1.
ZUT le collecteur de scories se trouvant sous les zones due h,mi,s ta.s. est grévnde j la température du contenu du collecteur
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de scories, se composant de coke solide et d'une masse fondue de carbure de calcium;, reste suffisamment élevée pour que la chaux se trouvant dans
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le carbure de salciusn fondu, réagisse avec le coke.
En disposant l'orifice de souti-age de fagoû que le Garbure de calcium contenant 1'exces de chaux reste s01.1.lliia depuis la zone de formation de carbure de calcium jusqu'à l'orif'4ed de soutirage dans le collecteur de scories;, à l'influence des zones de ; :b!stioa rayonnant de la chaleur y on peut soutirer un carbure de e1xlzi;?m pauvre en ,-haut,, 1e. four z- cire selon la figure 1 peut être modifié en allon- geant ,par "'';'oelI'ple les tuyères de façon que les zones de combustion se forment au sentre ou t. .wa la shaux ou le mélange de chaux et de coke est alors :'...#.ené dans 1 e:spa.t:!Js 8 et le coke dans l'espace 90 Les zones de formation de carbure de C;a1,i.UIi se trouvent alors entre les tuyèreso Pour aamwer qJi.1Ô! Le da. i e de calcium présent dans le collecteur de scories soit o".3Jt';..,e;
fi l;'iD:'1...;one de chaleur des zones de combustion et pour rendre le trajet 0nr8 les zones de formation de carbure de calcium et l'orifice de soutirage Ki.631 long ;1$ possible;, l'orifice de soutirage doit se trouver au centre ou b-,}:'b9 du. J<ntre du fond du collecteur de scorieso L'a figure 2 représente schématiquement im second mode de réa- 11 sa ti -r ,>. 1 f c u.l. 9. .".'.>iY ' 0-einl,ra-¯remerit à ce qui se passe dans le four représenté à la figure 1, 1"elllir<ec ta#iJrx en combustible et en mélange de chaux et de CSlrOOrlt! M s "' pas Pd... un seul dispositif dalimentation mais le combustible et le nélange de shaux et de coke sont amenés dans des ouves séparéoso Le f:J..!.l' a xV'e 1 est alimenté en combustible par exemple en COKb ') tctY:!dis qae par les tuyères 3 on amène un agent de gazéification riche en oxygène:, et.
C,11 aux environs 3a de 1?extrémité des tuyères, du coke est c,':mstamm.ent {j)OÚB'.l.#é et une température élevée est produite.
Au four à eavt:> 2 v on amène un mélange de coke et de chaux. Dans 1'esp&,je 4 entre les ( {le:;. de combustion 3 9 les con-ditîons de tempéra- ture enri6rl!1ent alera talles gu. 93.1 se forme du carbure de calcium;, qui se rassemble dans 16 bas 5 éi'-ù 1l- est évacué par l'orifice de soutirage 6.
:8'?1 m61&1t un ù±18r>ge de chaux et de coke dans un rapport molaire Ca0/a tle 2' r, ébnc avec ur excès de CaC de 5 les fours selon les figures 1 e. t cnt permis par exemple, de préparer un carbure de calcium d'L.L'l" pureté :e 80% environ qui ne contenait que 3% de G809 le reste ét,1,t >t<;1;stit1E de constituants de cendres REVENDICATIONS J.-- '1<1>aé<ài> rx-jr la o'"éDaration de carbure de calcium dans un four num. ;i'i#i:e : d3 .s-a:, .J.11S lequel la chaleur nécessaire est obtenue par la GOmoo3"G..:n 19ùn eomuastible solide riche en carbone tel que du CGKE19 au moyen d'un ?isnt de soufflage riche en oxygène, tandis que le combustible et la 3bauy, ls calcaire; mélangé éventuellement avec du carbone..
(:1t u,m+;.>4s ?sp3rem?'t dans le foyer du four de façon qu'il s'y forme UJ'}t 0 plusieurs S z')r.ecs <16 combustion et zones de formation de carbure e a 1: S. c t, a : s e en ce qu'un excès de c-hatlx, par rapport à la quantité r!é":e8.).re porT la ."E3 afm t2.iià ciJ °' 3C -+ aC:2 + wr te est amené d3is 3.es z ,r as de formation de carbure de calcium et en ce que le carbure ne s9l'iu.x. frte#bnt souillé de chaux et formé dans ces zones est iwbi,nt;==., 8.-<tàn>. i'lt.e soutirée contact avec du earbone zones est 11J.b.'..,11E>"Q-; <'<\7<:>..:".\,':: E.\ 1'8 soufre, en contac4u e.V6G dL3. carbone, à une tf3y ±ns.S '3c':"1.svlSút ' d a:u;
Eâ que la chaux soit entièrement ou partiel- lement ol,irmi;.4<, pz "x,r;t. . de carbura de salciumo 2o-- Procédé selcn la rev9ndica:î.on .9 dans lequel la ou les zones des formation de, carbure due calcium, la u les zones de combustion
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et l'orifice de soutirage de carbure de calcium sont disposés de façon que la masse fondue de carbure de calcium initialement fermée et soutirée de la zone de formation de carbure de calcium, s'écoule, en contre bas d'une zone de combustion, vers l'orifice de soutirage. en annexe: 1 dessin.
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The invention relates to an improvement in the preparation of calcium carbide from charcoal and a limestone according to the process of the shaft furnace.
In a process of this type, the necessary heat is produced by the combustion of a part of the solid fuel consisting mainly of carbon (usually coke) and in the shaft furnace, with the aid of a blast. blowing rich in oxygen which is brought by nozzles into the hearth of the batch oven,
As a result of the combustion zone or zones forming in the fireplace,
there is a local elevated temperature by
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example of 2200 307 in which the added limestone material becomes fluid and enters into mixture with non-burnt coal according to the diagram
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, çûivent.- OS) + - 30 GaG2 + 00 f (1) forming molten calcium carbide.
According to the reaction conditions and particularly according to the temperature and the ratio between the quantities of lime and unburned carbon? a calcium carbide more or less soiled with lime is obtained.
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In general, efforts are made to ensure that at the point where the first reaction takes place, that is to say in the zone of combustion of the calcium carbide, the lime-carbon ratio is larger than the one corresponding to the reaction scheme (1); in other words, we make it so that
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there is always an excess of lime.
The use of excess lime, however, carries the risk that the carbon not converted to calcium carbide.
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ciun accumulates in the calcium carbide formation zone, which prevents the supply of a fresh mixture of lime and coal ;, so that the production of calcium carbide is stopped.
The use of an excess of lime implies, moreover, the obtaining of a calcium carbide heavily soiled with lime.
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according to German patent 8680 600? in which one operates with an excess of carbon, the inconvenience is eliminated.
aourrulation of unburned charcoal by burning it periodically o According to this prooédé we therefore obtain calcium carbide practically free of lime, but the disadvantage of this process lies in the fact that the process is not constant, because the process formation of calcium carbide must be interrupted at all times in order to burn the charcoal, so that a greater quantity of oxygen is temporarily brought to the hearth than is necessary for the actual formation of the carbon. calcium carbide.
The method according to the invention makes it possible to eliminate the inconveniences.
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from the aforementioned processes
By a continuous supply of lime or a mixture of lime and coal containing excess lime to the carbon-forming zone
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Calcium bide, it is finally possible to continuously produce CaC2 which contains a much smaller amount of free lime than the calcium carbide formed initially.
By the process according to the invention, a molten calcium carbide heavily soiled with lime is first prepared, after which this molten and soiled calcium carbide is maintained before being withdrawn in contact with carbon at a sufficiently high temperature: , so that the excess lime reacts with this carbon to form calcium carbide.
Contrary to the hitherto common practice, which was to immediately withdraw molten calcium carbide near the calcium carbide formation zone (see, for example, the fi
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figure 1 of US patent 20 1360430 and figures 12 and 3 :: he French patent n 100360208 of April 26, 1951) the excess lime is reacted in a simple way, by arranging the orifice for withdrawing the calcium carbide
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so that the calcium carbide produced, coming from the formation zone of calcium carbide, is forced to remain for some time in the combustion zones,
It has been observed that at a sufficiently high temperature in combustion zones, for example at 2,200-3,000 C,
the radiated heat is sufficient to carry out the reaction between the excess lime contained in the molten calcium carbide, and the charcoal at a rate such that the molten calcium carbide can be withdrawn as needed, continuously
In Figures 1 and 2 of the accompanying drawings, there is shown schematically, in longitudinal section, some embodiments of a calcium carbide shaft furnace, in which the process according to the invention is carried out automatically.
The calcium carbide shaft furnace 1, shown in Figure 1, comprises an upper part A, a middle part B and a lower part C.
The upper part comprises the supply device 2 of the furnace; this device is provided with a cover 3 and a valve 4 movable in the vertical direction,
The middle part located between the feed device and the furnace part coated with refractory material, in which the hearth 12 provided with nozzles 13 and the slag collector 11 having a tapping orifice 14 are located, constitutes the bunker proper of which the dimensions are such that, despite the discontinuous supply of the starting materials to the feed device,
a continuous supply of these materials to the upper part of the furnace is still ensured
In the middle part there is a tube 7 dividing the middle part into two compartments :) namely an annular space 8 and a tubular space 9, this tubular space ending in a funnel in the furnace 12 of the oven Below the tube 7 is arranged a funnel 6 which can pivot about a horizontal axis 5.
Thanks to this arrangement, depending on the position of the funnel, the starting material can be introduced from the feed device 2 either into the annular space 8 or into the tubular space 90.
Furthermore, the shaft furnace is fitted with a pipe 10 serving to discharge the gases produced during the combustion of the fuel and the formation of the calcium carbide. apart from the preparation of calcium carbide in the shaft furnace, the feed device 2 is filled in turn, for example with coke and lime or with a mixture of lime and coke;
in the position shown, the coke introduced at 2 is introduced through the funnel 6, going down the valve 4, into the annular space 8, while after rotation of the funnel 6 over 180 degrees, the mixture of lime and coke is introduced from the feeder into the tubular space 90
A core consisting of lime or a mixture of lime and coke surrounded by a ring of coke descends from the middle part B into the hearth and into the slag collector of the shaft furnace.
Through the nozzles 13, an oxygen-rich blowing wind is introduced, consisting for example of oxygen-enriched air or a mixture of oxygen and water vapor which burns the coke in the vicinity of the end of the nozzles, forming combustion zones, in which a temperature prevails so high that at the height of the combustion zones the lime melts and reacts with the coke, forming molten calcium carbide, which collects in the relatively shallow slag collector 11
As the nozzles are tilted slightly downwards, the combustion zones extend in a horizontal direction and the surface
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rays sa t la <xal <, 1ù = 1.
ZUT the slag collector under the areas due h, mi, s ta.s. is severe at the temperature of the contents of the collector
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slag, consisting of solid coke and a melt of calcium carbide ;, remains high enough that the lime in
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molten salciusn carbide reacts with coke.
By arranging the fagoû filling port that the calcium garbide containing the excess lime remains s01.1.lliia from the calcium carbide formation zone to the withdrawal port in the collector slag ;, to the influence of areas; : b! stioa radiating heat y one can extract a carbide from e1xlzi;? m poor in, -haut ,, 1e. Z-wax oven according to figure 1 can be modified by lengthening, by "''; 'oelI'ple the tuyeres so that the combustion zones are formed in the middle or t .wa the shaux or the mixture of lime and coke is then: '... #. ené in 1 e: spa.t:! Js 8 and coke in space 90 The carbide formation zones of C; a1, i.UIi are then between the tuyèreso For aamwer qJi.1Ô! The da. ie of calcium present in the slag collector is o ".3Jt '; .., e;
fi l; 'iD:' 1 ...; one of heat from the combustion zones and to make the path 0nr8 the calcium carbide formation zones and the draw-off port Ki.631 long; 1 $ possible ;, l 'draw-off port must be in the center or b -,}:' b9 du. From the bottom of the slag collector Figure 2 shows schematically a second embodiment. 1 f c u.l. 9.. ". '.> IY' 0-einl, ra-¯remerit to what happens in the furnace shown in Figure 1, 1" elllir <ec ta # iJrx in fuel and a mixture of lime and CSlrOOrlt ! M s "'not Pd ... a single feed device but the fuel and the mixture of shaux and coke are fed into separate vessels. The f: J ...!. The a xV'e 1 is fed with fuel by example in COKb ') tctY:! say qae through the nozzles 3, a gasifying agent rich in oxygen :, and.
C, 11 at about 3a of the nozzle end, coke is c, ': mstamm.ent {j) OÚB'.l. # É and a high temperature is produced.
In the oven at eavt:> 2 v we bring a mixture of coke and lime. In the meantime, I 4 between the (the:;. Of combustion 3 9 the temperature con-ditions ener6rl! The alera levels resulting in 93.1 calcium carbide is formed, which collects in 16 low 5 éi'-ù 1l- is evacuated through the draw-off orifice 6.
: 8 '? 1 m61 & 1t a ù ± 18r> ge of lime and coke in a molar ratio Ca0 / a tle 2' r, ebnc with ur excess of CaC from the ovens according to Figures 1e. t cnt allowed for example, to prepare a calcium carbide of L.L'l "purity: e about 80% which contained only 3% of G809 the remainder et, 1, t> t <; 1; stit1E of constituents of ashes CLAIMS J .-- '1 <1> aé <ài> rx-jr the o' "deterioration of calcium carbide in a furnace num. ; i'i # i: e: d3 .sa :, .J.11S which the necessary heat is obtained by the GOmoo3 "G ..: n 19ùn carbon-rich solid eomuastible such as CGKE19 by means of a? isnt blowing rich in oxygen, while the fuel and the 3bauy, ls limestone; possibly mixed with carbon.
(: 1t u, m + ;.> 4s? Sp3rem? 'T in the hearth of the furnace so that UJ'} t 0 several S z 'are formed there) r.ecs <16 combustion and zones of formation of carbide ea 1: S. ct, a: se in that an excess of c-hatlx, relative to the quantity r! é ": e8.). re porT la." E3 afm t2.iià ciJ ° '3C - + aC: 2 + wr te is brought to d3is 3.es z, r as of formation of calcium carbide and in that the carbide is not s9l'iu.x. frte # bnt soiled with lime and formed in these areas is iwbi, nt; ==., 8 .- <tàn>. i'lt.e withdrawn contact with earbone zones is 11J.b. '.., 11E> "Q-; <' <\ 7 <:> ..:". \, ':: E. \ 1'8 sulfur, in contac4u e.V6G dL3. carbon, at a tf3y ± ns.S '3c': "1.svlSút 'd a: u;
Eâ that the lime is entirely or partially ol, irmi; .4 <, pz "x, r; t. Of carbura of salciumo 2o-- Process according to the rev9ndica: î.on .9 in which the zone (s) formation of, calcium carbide, u areas of combustion
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and the calcium carbide withdrawal orifice are arranged so that the melt of calcium carbide initially closed and withdrawn from the calcium carbide formation zone, flows, against the bottom of a combustion zone, towards the draw-off port. in appendix: 1 drawing.