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La présente invention se rapporte au transport de matières finement pulvérisées, d'un réservoir à l'endroit d'utilisation, dans une conduite au moyen d'un courant gazeux. Elle concerne également des procédés chimiques ou métallurgiques qui nécessitent un écoulement dense, uniforme et fluide des matières transportées dans un tel dispositif. Elle est particulièrement relative à l'injection d'une matière de traitement finement pulvérisée, sous la surface d'unmétal fondu, par exemple pour l'introduction de carbure de calcium dans du fer fondu, sous la surface de celui-ci en vue de la désulfuration de ce métal.
AU,cours de la production ou du traitement de certains métaux ou alliages, il-est souvent souhaitable de provoquer des
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réactions chimiques ou métallurgiques, ou de p océder à des additions, entre le métal liquide et différents agents 'actifs, comme par exemple le fer et le carbure de calcium en vue de la désulfuration. Ces agents de traitement ont alors souvent des caractéristiques telles que même à de hautes températures, ils ne réagissent que relativement peu. Ces agents ont souvent une densité plus faible que celle du métal fondu dans lequel ils'.sont injectés, ce qui fait qu'il est difficile de les immerger,. Pour éviter ces inconvénients, on a proposé de pulvériser ces agents 'de traitement pour les injecter sous cette forme dans le' bain de métal fondu.
Tandis qu'à l'état pulvérisé, ces agents de traitement ont une surface de contact et une zone de réaction beaucoup plus grande s entre eux et le métal fondu, leur injection à l'état pulvérisé pose un certain nombre de problèmes. C'est ainsi par exemple que l'agent doit être injecté avec une force suffisante pour qu'il puisse pénétrer dans le métal fondu, et le rapport entre l'agent et le gaz véhiculaire doit être suffisamment élevé pour réduire au minimum l'emprisonnement de l'agent dans les bulles du gaz véhiculaire qui se forment lorsque le courant de gaz et de poudre pénètre dans le métal en fusion.
Cet écoulement du courant de gaz et de poudre doit se faire uniformément et sans à coups, afin d'éviter les obstuctions du tube d'injection:
Le but principal de l'invention est d'éviter les inconvénients précités et de permettre un écoulement dense, fluide et uniforme d'un courant de matières finement pulvérisées et de gaz d'une conduite .de transport.
L'invention a pour autres buts de procurer un appareil perfectionné permettant de transporter de façon continue de grandes quantités de matières finement pulvérisées dans une conduite, à une vitesse prédéterminée, et d'introduire efficacement par injection cette matière sous la surface d'un métal fondu, - un procédé et un appareil pour distribuer de la matière
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finement pulvérisée, une mince couche de matière étant maintenue à l'état fluidifié, retirer la matière de cette partie la couche .
puis la protéger et la diluer par un gaz avant de la véhiculer dans une c ondui te convenable, - un appareil de distribution susceptible d'injecter la matière finement pulvérisée, dans un métal fondu, et cela en un écoulement continu d'un agent déterminé ou un courant de deux agents dissemblables, injectés successivement.
D'autres buts et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après avec référence aux dessins annexés.
La fig. 1 est une vue de côté de l'arrière d'une forme de réalisation préférée de l'appareil, partiellement en coupe.
La fig. 2 est une coupe de la partie de la fig. 1, repré- sentant le système d'alimentation et de dilution.
La fig. 3 est une représentation schématique de l'alimen- tation de gaz et du dispositif de commande de l'appareil représente' sur la fig. 1.
La fig. 4 est une représentation graphique du rapport entre la quantité de carbure de calcium et la, -pression pour des conduites de 6,4 mm et 7,9 mm, sous différentes pressions dans le système de dilution(pression à laquelle le système de dilution est soumis en plus de la pression régnant dans la chambre de pulvérisation).
Sur cette .'.'Lfure sont portées en ordonnées des quantités exprimées en kg/min. et en abscisses des pressions '
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exprimées en otaiosphères, et les chiffres de cette figure doivent être lus comme suit:
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<tb> Ordonnées <SEP> Abscisses
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<tb> 18 <SEP> = <SEP> 8,154 <SEP> kg/min.
<SEP> 10 <SEP> = <SEP> 0,68 <SEP> atm.
<tb>
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17 = 7,701 n fi 20 = 1,36 fi
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<tb> 16 <SEP> = <SEP> 7,248 <SEP> " <SEP> " <SEP> 30 <SEP> = <SEP> 2,04 <SEP> "
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15 = 6,795 n fi po = z7? 14 = 6,342 Il '" 50 = 30 1I 13 = 5,$$9 Il ft 60 = 4,08 foi
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<tb> 12 <SEP> = <SEP> 5,436 <SEP> " <SEP> "
<tb> 11 <SEP> = <SEP> 4,983 <SEP> " <SEP> "
<tb> 10 <SEP> = <SEP> 4,530 <SEP> " <SEP> "
<tb> 9 <SEP> = <SEP> 4,077 <SEP> n <SEP> "
<tb> 8 <SEP> = <SEP> 3,624 <SEP> " <SEP> "
<tb> 7 <SEP> = <SEP> 3,171 <SEP> " <SEP> "
<tb> 6 <SEP> = <SEP> 2,718 <SEP> " <SEP> "
<tb>
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5 = 2 , 265 If If
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<tb> 2 <SEP> = <SEP> 0,906 <SEP> " <SEP> "
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453 <SEP> " <SEP> "
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Les diamètres indiqués sont ceux de la conduite et les pressions celles régnant dans la chambre de dilution.
La fig.5 est une représentation graphique du rapport entre la quantité de carbure de calcium distribuée et le carbure de calcium, et la quantité de gaz, pour des conduites de 6,4 mm et 7,9 mm de diamètre sous différentes pressions du système de'dilution Sur cette figure sont portés en ordonnées et en abscisses, respec- tivement, des kg/min. et des atmosphères, et les chiffres de cette figure doivent être lus comme suit :
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<tb> Ordonnées <SEP> Abscisses
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13 <SEP> = <SEP> 5,889 <SEP> " <SEP> " <SEP> 2 <SEP> = <SEP> 0,14 <SEP> "
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<tb> 12 <SEP> = <SEP> 5,436 <SEP> " <SEP> " <SEP> 3 <SEP> = <SEP> 0,18 <SEP> "
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10 = 4,530 tir fi 5 = pu 34 "
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359 <SEP> " <SEP> "
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Les diamètres indiqués sont ceux de la conduite et -les pressions celles régnant dans la chambre de dilution.
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La fig- 6 est une représentation graphique du rapport entre le taux de distribution de carbure de calcium et la quantité totale de gaz du courant, pour des conduites de 6,4 mm et 7,9 mm de ..diamètre sous différentes pressions du système de dilution.
Sur cette figure sont portés en ordonnées des quantités exprimées en kg/min. et en abscisses'des pressions exprimées en atmosphères, et les chiffres de cette figure doivent être lus comme suit:
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<tb> Ordonnées <SEP> Abscisses
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18 = 8.154 kg/min. 40 2e72 atm.
17 = 7,701 80 = 5.44 " 16 = 7.248 " 120 = 8,16 1r 15 =6.795 " ra 160 =10,93 11 14 = 6,9342 " " 200 =13,60 13 = 5.y889 " 2/a.0 =16.32 ta 12 5.,436 " 280 =19 e 0,4 " 11=4983 11 "'
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<tb> 1 <SEP> = <SEP> 0,453 <SEP> " <SEP> "
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Les diamètres indiqués sont ceux de la conduite et les pressions celles régnant dans la chambre de dilution.
Pour simplifier, on utilisera parfois-dans la descrip- tion et les' revendications, le mot " poudre pour désigner la matière broyée ou finement pulvérisée à un degré .de pulvérisation qui convient à l'utilisation dans l'appareil suivant la présente invention.
Les figs. 1 et 3 montrent que le système de pulvérisa- tion représenté est essentiellement- constitué par une paire de trémies d'alimentation L et de robinets, une paire de réservoirs parallèles H, une chambre de fluidification F pourvue d'une série de tuyaux d'entrée ou de sortie de la poudre, un dispositif de dilution I et un système de conduites de gaz et de commande S.
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Le fluidificatëur représenté sur la fig. 1 comporte un châssis 1 dans lequel il estmonté verticalement. Ce châssis est muni de pieds 2 fixés à leur extrémité à un cadre rectangulaire 3 qui sur tout s en. pourtour intérieur tome un épaulèrent 4. Un second cadre rectangulaire est monté entre lespieds 2, en subs- tance parallèlement au sol 6. Ce second -cadre se prolonge en arrière des pieds 2 et supporte une plate-forme 7 forment un marchepied sur lequel se tient l'opérateur lors du remplissage.
Les parois 10 de chaque réservoir cylindrique H portent plusieurs cornières 11 formant supports. L'aile extérieure de chacun de ces supporte repose sur l'épaulement 4 du cadre 3 sur lequel elle est fixée par des boulons.
Des robinets de chargement à bille 12 montés axialement à la partie supérieure de chaque réservoir vertical H, et intercalés dans les conduites verticales se trouvent en dessous des trémies de chargement 15, ce qui simplifie le chargement des réservoirs et réduit les pertes de matière chargée.
Une tubulure en saillie sur la partie supérieure de chacun des réservoirs cylindriques et situésau-dessus du niveau supérieur normal de la poudre dans le réservoir,. est reliée à un tuyau d'échappement de sûreté 20, par l'intermédiaire d'un tuyau coudé portant un diaphragme de sûreté 19 pour la pression. Sur la fig. 1 du dessin, ce dispositif n'est pas dessiné pour le réservoir de droite. Si à un moment quelconque, dans l'un ou l'autre réser- voir, la pression dépasse un maximum de sécurité prédéterminé, le diaphragme de sûreté 19 se-déchire et la pression en excès se décharge à l'air libre, en dehors de la zone de travail normale de l'opérateur. Chaque réservoir est aménagé de façon à pouvoir contenir 45,4 kg de carbure de calcium en poudre.
La partie inférieure de chaque réservoir H, faisant suite à là paroi cylindrique 10, forme une sorte de cône renversé 21, qui se termine par une bride d'accouplement 22. Un second robinet à bille 26 est vissé sur la bride d'accouple:.lent 22 et un
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tuyau coudé 28 relie ce robinet à bille 28 à la chambre de réparti- tion 29 du fluidificateur F. Cornue, chaque réservoir H comporte un robinet de sortie à bille 26 et que chaque réservoir alimente par gravité la chambre de répartition 29, il est clair que la matière contenue dans l'un ou l'autre réservoir peut être utilisée à volonté sans interrompre l'écoulement du courant de gaz et de poudre. Cela peut être obtenu par une simple manoeuvre du robinet à bille 26 monté entre chaque réservoir et la chambre de répartition 29.
Dans des conditions de travail normales, un des réservoirs alimente de poudre le système de fluidification pendant qu'on charge l'autre, ces deux réservoirs pouvant aussi contenir des matières différentes susceptibles d'être utilisées alternativement, par exemple du carbure de calcium et du ferro-silicium.
La poudre pénètre dans la chambre de répartition et de là elle arrive par gravité dans la chambre de fluidification. Toutefois. comme on peut le voir sur la fig. 3, chaque réservoir est pourvu d'une conduite d'arrivée de gaz 35 qui y débouche au-dessus du ni- veau normal de la poudre, de façon à pouvoir introduire dans le réservoir une quantité déterminée de gaz pour équilibrer la pression.
Sur la fig. 1, on voit que le fluidificateur F est fixé à la chambre de répartition 29, constituée par un corps principal cylindrique 30 et une partie supérieure semi-sphérique 31. Comme mentionné plus haut, une partie de tuyaux coudés d'entrée de poudre 28, relient les réservoirs à la chambre de répartition 29. Une partie inférieure conique 36 fait suite au corps principal cylin- drique 30 de la chambre de répartition 29, et se termine par une ouverture cylindrique centrale 37. Une lanterne de protection 38 est logée dans l'ouverture cylindrique 37 et y est tenue de façon que son extrémité supérieure fermée 39 s'avance au centre de l'élément cylindrique 30 de la chambre de répartition.
De grandes ouvertures rectangulaires 40, destinées au passage de la poudre,
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sont aménagées dans la paroi de la lanterne 38, elles permettent la poudre de passer de la chambre de répartition 29 dans le bas de la lanterne 28, où a lieu sa fluidification. La fonction principale de la lanterne 38 est d'empêcher l'accumulation d'un poids excessif dans la chambre de répartition, au-dessus de la couche fluidifiée. Un manchon 41 entoure la paroi 42 de la lanterne 38; il est monté entre les ouvertures 40 et la partie inférieure de la lanterne 38. Cetté partie inférieure constitue la chambre de fluidification et, à sa partie médiane sont reliés les conduites de soutirage de poudre et le système de dilution.
Les quatre conduites de soutirage de poudre 43 traversent la paroi tubulaire 42 et le manchon 41 qui l'entoure, et leurs extrémités font saillie à l'intérieur de la chambre de fluidification 14.' Une paire de segments 44 maintiennent un diffuseur de gaz ou disque'métallique poreux 45, transversalement dans la partie inférieure du tube 42 en dessous des conduites de soutirage de poudre 43. La porosité de ce disque 45 est telle qu'il permet le passage uniforme des gaz par ses pores, tout en étant suffisam- ment dense pour retenir la poudre.
Un raccord de réduction 46 vissé à la base de la partie tubulaire 42 relie la chambre de fluidification 14 au dispositif de commande et d'alimentation S du gaz (décrit plus loin), par l'intermédiaire d'une conduite.
La fig. 2 montre en détail une conduite -de soutirage de poudre et le système de dilution I. La conduite de soutirage de poudre 43 est fixée au manchon 41 qui à son tour est fixé à la paroi 42 et fait saillie dans la chambre de fluidification. Un robinet à bille 47, d'une autre construction, est monté à l'autre extrémité de la conduite de soutirage 43; le diamètre intérieur du passage 51 de ce robinet est essentiellement le même que le diamètre intérieur 13 de la conduite 43. Une buselure 52 est logée dans le passage traversant la bille 55, afin d'en réduire le
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diamètre au diamètre désiré. On obtient ainsi un passage régulier d'une extrémité à l'autre.
Une manette 53 montée à la partie supérieure de la tige 54 du robinet à bille 47, sert à faire tourner cette tige, la bille'et la buselure pour fermer le robinet.
Dans cette position, le passage 51 de la buselure 52 vient se placer transversalement à l'alésage 13 et un joint d'étanchéité annulaire et élastique 57 est logé derrière la bille et la buselure de façon à assurer une parfaite étanchéité aux gaz lorsque le robinet à bille est fermé . Un registre ou une vanne dont l'ouverture intérieure est de la même dimension, peuvent remplacer le robinet à bille 47.
Chacun des quatre dispositifs de dilution 59 a un passage central 103 qui le traverse, d'un diamètre essentiellement égal à celui de l'alésage 13, de la conduite à poudre 43 et de l'alésage de la buselure 51. L'ajutage 60 du corps principal 59 du système de dilution a une longueur telle qu'il se termine à hauteur de la bille 55 de sorte que lorsque le robinet est fermé, la bille s'applique hermétiquement sur l'ajutage. Entre les extrémités du corps principal 59 du système de dilution, il y a une paire de brides 64 et 65 de forme cylindrique, dont la première se loge dans un évidement 66 du col 67 du corps du robinet à bille, tandis que la deuxième prend appui sur ce col 67, auquel elle est fixée.
Une autre bride 69, dont le diamètre extérieur est plus petit que le diamètre intérieur du manchon 58 du système de dilution décrit ci-après, est montée à l'extrémité du corps principal 59 du système de dilution, et forme un passage annulaire 70 avec le manchon 58. Ce dernier es, essentiellement en forme de tubulure cylindrique, taraudée à son extrémité postérieure; il est pourvu au milieu d'un bourrelet annulaire intérieur 71.
Ce bourrelet 71 entoure - l'extrémité de la bride ou ajutage 69 contre laquelle il s'applique et y est fixé. Un raccord pour tuyau souple 74 est monté sur le manchon 58. Une ouverture d'entrée
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75 est laissée libre dans'le manchon. 58, afin de permettre le passage du gaz de dilution dans la chambre annulaire 70. Des passages ou orifices 72 dans le bourrelet 71 relient la chambre 70 au passage tronconique 82 convergeant vers l'extérieur. Des passages de dilution 72 sont disposés annulairement et régulièrement autour de l'ajutage 69, de manière que le gaz de dilution soit introduit périphériquement et enveloppe le courant de matières fluidifiées quittant le passage 103.
Cet enveloppement périphérique et cette dilution servent non seulement à assurer un courant de gaz et de poudre continu et sans à-coups, mais aussi à éviter des obstructions et par conséquent des à-coups comme il s'en produisait parfois dans d'autres types de systèmes de dilution.
Dans le système de dilution suivant la présente invention, l'enve- loppemént du courant d'un gaz et de matière en poudre dense par une couche de gaz de dilution dont la vitesse est en substance plus grande que celle du courant de. matière en poudre, contribue à ce que les particules solides n'entrent pas en contact avec les parois de la conduite de transport et provoque aussi une accéléra- tion et un écoulement régulier des particules solides dans le ses désiré du déplacement. De plus, on obtient ainsi-en peu de temps une dilution homogène.
Le côté intérieur de la double tubulure de raccordement mâle 80 dont le passage convergent 82 a son extrémité intérieure vissée à la partie taraudée 81 à 1' extrémité extérieure du manchon de dilution, prend appui contre le bourrelet 71 transversalement en laissant libre les ouvertures 72. Le passage tronconique 82 du côté de sa liaison avec le bourrelet 71, c'est-à-dire en 83, a un diamètre plus grand que celui de la conduite 13 et des passages 51 et 103 pour le courant de gaz et de poudre. Au bourrelet 71 du manchon de dilution, l'anneau de gaz de dilution sortant des ouver.tures 72 forme un pa s sage uniforme continu, pour le courant
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de natière fluidifiée.
La section transversale du passade en forme de cône tronqué 82 se réduit régulièreient; son diamètre de 15,9 mm au bord 83 diminue jusqu' à devenir égal à celui des passages précédents 13,51 et 103, qui est de 7,8 mkm. Un tuyau flexible 84,montre sur la fig. 1, dans lequel passe le courant de gaz et poudre, relie la partie extérieure du raccord 80 au tube d'injection 85 situé à l'extrémité opposée du tuyau flexible.
Le schéma de la fig. 3 représente les dispositifs, d'alimentation et de commande de gaz qui comprennent un tuyau d ' e n- trée de gaz amenant du gaz à une pression prédéterminée d'environ.
10 atmosphères, un compteur volumétrique 86 et une conduite de sortie 87. A cette conduite de sortie 87 est raccordé un T 83 dont l'une desbranches conduit au régulateur de pression 89, un tuyau d'alimentation de gaz 90 et un manomètre. 91 qui indique la pression du gaz fourni à la chambre de fluidification 14. Le régulateur de pression 89 sert aussi de soupape lorsqu'on dévisse sa vis de réglage. Dans la conduite d'alimentation de gaz 90 sont montés deux T 92 dont une branche 93 de 'chacun d'eux conduit à un raccord calibré 94 et à un robinet à bille 95, et est reliée par un embranchement 35 avec le haut du réservoir H avant d'arriver à la soupape de détente 96.
Les autres branches des T 92 sont raccordées entre elles de façon à établir par la conduite 92' un passage ininterrompu et régulier du gaz vers la chambre de' fluidification F. Pour la marche de tout le dispositif, il suffit de disposer d'une seule source de gaz, car la deuxième dérivation du T 88' sert à alimenter le systole/de dilution I.
Cette dérivation est constituéepar un tuyau d'al;imentation 97 dans lequel sont intercalés le robinet à bille 98, le- robinet à pointeau 99 et le manomètre de contrôle 100, suivis d'une dérivation à plusieurs branches 101, d'où le gaz est dirigé vers les dispositifs du système de dilution I. service, l'appareil est raccordé à une source de gaz dont la pression est réglée et choisie de façon convenable pour la fluidification de la poudre et son transport. L'azote estle gaz
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gvéféré pour l'injection de carbure de calcium. Lorsque tous les registres, les robinets et le régulateur de pression sont fermés, la pression dans les réservoirs H est égale à la pression atmos- phérique.
On ouvre alors les robinets à bille 12 qui, comme montré sur la fig. 1, se trouvent au-dessus des réservoirs H, lesquels sont remplis ainsi de la poudre à utiliser confie agent de traitenent Ce remplissage des réservoirs H étant terminé, on ferm les robinets à bille 12 et, suivant la poudre à utiliser, on ouvre le robinet à bille 26 correspondante afin que la poudre puisse, par son propre poids, arriver dans les chambres de répartition.
Tandis que tous les robinets de la dérivation à plusieurs branches 101 sent encore fermés et après ouverture du robinet à bille 95 et ouverture et réglage du.régulateur de pression 89, on ouvre le robinet à bille 98 et le robinet à pointeau 99, et on règle la pression Ce travail suivant les données du manomètre 100. Les pressions cent déterminées sur des courbes obtenues par des essais préli binaires. Le robinet de la dérivation à plusieurs branches 101 dont les branches alimentent un système de dilution déterminé I, est alors ouvert afin d'envpyer un courant de gaz épurateur par le tuyau flexible 84 et le tuyaud'injection 85 montrés sur la fig. 1.
Pendant toute la durée de ces préparatifs, le robinet à bille 47 du système de dilution I reste fermé. Tandis le cou- rant de gaz passe par la conduite de transport de poudre et le tube d'injection 85, on règle le robinet à pointeau 99 pour obtenir la pression convenable de fonctionnement du système de dilution I.
On descend alors le tube d'injection 85 sous la surface du métal fondu 102. Le robinet à bille 47 du système de dilution I, représenté en détail sur la fig. 2, qui se trouve entre la chambre de fluidification et la- conduite de dilution, est ensuite ouvert et le courant de poudre et gaz est injecté sous la surface du métal fondu. Lorsque le premier réservoir utilisé est vide, ou lorsque un certain notent il est nécessaire d'utiliser un autre aent de traitement se trouvant dans le second réservoir, l'opérateur frr e
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simplement le robinet à bille 26 du premier réservoir et ouvre en même temps celui du second.
Lorsque le traitement est terminé, on ferme le robinet à bille 47 et on retire le tube d'injection 85 du bain de métal 102. Tout en retirant ce tube, on maintient le courant du gaz du système de dilution I. Le tube d'injection 85 étant retiré du bain 102, on ferme le robinet principal de la dérivation à plusieurs branches 101, le cycle de l'opération ::tant ainsi terminé. Il faut toujours veiller à ce que la pression du gaz dans le tube d'injection 85 soit suffisamment forte pour empêcher le métal fondu du bain 102 d'entrer dans ce tube. Si l'appareil doit être arrêté pendant un temps assez long, il faut fermer les conduites d'arrivée de gaz 90 et 97 et laisser échapper le gaz des réservoirs H dans l'atmosphère à l'aide de la soupape .de détente 96.
Suivant le procédé de fonctionnement décrit en détail ci-dessus et la description de l'assemblage des différents dispo- sitifs, il est clair que la poudre de carbure de calcium (provenant d'un des réservoirs) qui s'écoule dans la chambre de pulvérisation 14 et s'étale en une fine couche sous les ouvertures des conduites 43, est fluidifiée par le gaz qui travers?- régulièrement le disque perméable 45. Pendant l'injection ou l'équivalent, la .poudre et le gaz, à la partie supérieure de la couche fluide, sont.évacués sous forme d'un courant fluide dense par Les conduites 43 et transpor- tés au système de dilution. Dans le système de dilution, du gaz supplémentaire est ajouté périphériquement au courant.
Cette addition uniforme qui s'effectue par les ouvertures 72 dans le conduit convergeant vers l'extérieur, se fait presque parallèlement à l'axe de l'écoulement et envelopp-, le courant de poudre et de gaz. Ce mode d'addition du gaz ou d'enveloppement semble réduire le frottement du courant sur les parois de la conduite convergente 82 sur une distance appréciable. De plus, cette addition dilue le courant et le rend done moins dense. Cette combinaison assure une
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monne répartition et une concentration régulière des particules solides dans les conduites, et un courant uniforme moins dense dans le reste du passage de transport procure une alimentation sans à-coups.
On ne peut accepter des irrégularités dans l'alimen- tation, car elles permettraient au métal fondu du bain de pénétrer dans le tube d'injection 85 et ainsi l'obstruer. Il est clair que la pression résiduelle dans le conduit de la chambre de fluidification et du système de dilution, lors de l'injection, dépasse la pression nécessaire à surmonter la forte pression hydrostatique du métal fondu se produisant entre la surface du métal et le bout du tube d'injection 85.
Les graphiques des figs. 4, 5 et 6, montrent les rapports existant entre les conditions de travail particulières de l'appareil décrit durant la distribution et le taux de distribution du carbure de calcium s'y rapportant. Le graphique de la fig. 4 montre le rapport entre le taux d'alimentation de distribution de carbure de calcium et la pression régnant dans la chambre de fluidification, pour des c on duites d'alimentation de 6,4 et 7,9 mm de diamètre intérieur et 7,62 m de longueur, sous différentes pressions du système de dilution I, la pression du système de dilution étant la valeur de la pression à laquelle est soumis le système de dilution en plus de la pression régnant- dans la chambre de fluidification.
Pour une conduite de 6,4 mm, les courbes montrent une augmentation de pression d'environ 0,3 à 0,7 atmos- phère dans le système de dilution, ce qui provoque une réduction du taux de distribution du carbure de calcium d'environ 340 g par minute, et cela à toutes pressions régnant dans la chambre de
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fluidification J-4- Comme le montrent les courbes du graphique représenté sur la fig. 5, le rapport entre le taux de distribution du carbure de calcvium et l'écoulement total du gaz, indique qu'une augmenta- tion de la pression effective du gaz dans le système de dilution,
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? pour effet une diminution du taux de distribution du carbure de calcium, et celle-ci est pour chaque courant de gaz d'environ 450 g par minute.
On voit donc que pour n'importe quel taux d'alimenta- tion désiré de carbure, on obtient la plus grande économie et la plus grande efficacité de fonctionnement en gardant aussi basse que possible la pression régnant dans le système de dilution,ce qui a pour effet un écoulement sans à-coups.
Les courbes de la fig. 6 qui représentent le rapport entre le taux de distribution du carbure et la quantité de carbure dans le gaz, montrent clairement qu'on peut obtenir une grande quantité de carbure dans le gaz en maintenant une pression minimum dans le système de dilution.
Le transport et l'injection suivant la présente invention ont aussi été appliqués à une plus grande installation comportant un'seul réservoir d'une contenance de 272 kg de carbure ou d'autres agents de traitement. Comme décrit plus haut il n'y était fluidifié qu'une petite quantité de matières finement divisées venant d'un réservoir et'il était prévu une chambre de dilution pour l'addition de gaz à la conduite de transport dont le diamètre intérieure peut être de 9,5, 12,7 ou 25,4 mm. Le taux d'alimentation plus élevé de cet appareil rendait nécessaire d'accroître les dimensions des élémentsde f aç on correspondante.
Pour augmenter la m obili té , l'appareil était monté,sur un châssis à roues et pourvu d'une réser- ve de gaz propre, sous forme de cylindres horizontaux. Des taux d'alimentation de plus du double de ceux réalisés avec l'appareil récrit ont été obtenus. Une distribution régulière de carbure de calcium de l'ordre de 56,7 kg par minute a été réalisée avec une conduite de 7,6 m de long et 25,4 mm de diamètre intérieur. Le réservoir était vertical et son contenu passait directement par gravité dans la chambre de fluidification. De celle-ci la matière
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Liait évacuée par le tube de sortie, le passage du robinet et la chambre de dilution, dans la conduite d'alimentation allant au tube d'injection.
L'addition de gaz par'la chambre de dilution maintenait les particules en suspension sur toute la longueur de la conduite d'alimentation. Les taux d'alimentation prédéterminés étaiem obtenus en réglant indépendamment l'une de l'autre la pression régnait dans la chambre de fluidification et celle régnant dans la chambre de dilution. Pour réaliser les taux de distribution désirés, on avait prévu deux chambres de fluidification de dispensions différentes dont l'une avait 'un diamètre intérieur de 76,2 mm et l'autre de 101,6 mm.
La chambre de 76,2 mm permettait l'alimenta- tion de deux conduites de transport de 12,7 mm, tandis que la chambre de 101,6 mm permettait l'alimentation de deux conduites de 25,4 mm, par lesquelles l'injection de grandes quantités de matières dans différentes poches ou dans la même poche pouvait se faire simultanément. La chambre comportait quatre conduites de soutirage qui, comme dans le cas de la chambre de fluidification représentée, permettaient d'utiliser des conduites de transport de différentes dimensions et longueurs et d'effectuer l'injection simultanément dans deux poches ou l'équivalent.
En service, après chargement du réservoir comme cécrit plus haut, le régulateur multiple de pression de l'alimentation de gaz est réglé sur environ 10 atmosphères. Ensuite,'le robinet à bille étant fermé, on règle le régulateur de la pression de fluidification à la pression désirée, qui est donnée par une courbe de calibrage et correspond à un taux d'alimentation désiré, mettant ainsi le réservoir et la chambre de fluidification-sous pression .
On ouvre alors le robinet à bille de la chambre de dilution puis on règle le robinet de commande de la chambre de dilution pour obtenir la pression voulue dans la chambre de dilution, c'est-à-dire la pression totale désirée moins la pression régnant dans le réser- voir ou pression de fluidification. Une pression de 3 atmosphères environ est généralement la plus appropriée pour la chambre
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de dilution. On ouvre ensuite la soupape de la cha bre de liluti@s pour purger la conduite de transport. Parcouru par du gaz de purge, le tube d'injection est descendu dans le bain de métal fondu. L'alimentation et l'injection commencent lorsqu'on ouvre le robinet de la conduite de transport, situé entre la chambre de fluidification et celle de dilution.
Après l'injection on ferme le robinet de la conduite de transport et on laisse le robinet de la chambre de dilution ouvert jusqu'à ce que le tube d'injec- tion soit retiré du bain de métal fondu.
La chambre de fluidification d'une capacité de 272 kg et d'un diamètre de 76,2 mm, débite 4,5 à 18el kg de carbure par minute avec une conduite de transport de 7,6 m de long et d'un diamètre de 9,5 à 12,7 mm, la pression dans le réservoir variant entre 0,7 et 4 atmosphères et la pression dans la chambre de dilu- tion ayant 3 atmosphères de plus que dans la chambre de fluidifica- tion. Avec une chambre de fluidification d'un diamètre de 101,6 mm et une conduite de 7,6 m de longueur et d'un diamètre de 25,4 mm, on obtient un 'débit régulier de 18 à 57 kg par minute sous la même pression, avec une pression de 0,3 à 1,4 atmosphère dans la chambre de fluidification.
Le rapport entre la matière solide et le gaz varie de 1,6 : 1 à 8,3 : 1 (25,5 à 133 kg de carbure de calcium par m 3).
Il est à noter que les chambres de fluidification et dilution précitées, peuvent aussi être employées avec des réservoirs superposés et raccordés entre eux par une conduite munie d'un robinet. Dans une autre forme de réalisation, cette disposition a été adoptée, avec des moyens assurant des pressions et une ventilation convenables, de façon à permettre le chargement par le haut pendant l'injection.
Il est clair que la présente invention bien que décrite avec référence à l'injection de carbure de calcium ou d'une matière à base de ccrbure (carbure de calcium, contenant de l'oxyde de magnésium en des terres rares) dans du fer fondu, peut aussi être
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lt [.:,-,,1:: 28 dans d'autres procédés d'injection de poudre, -' l1.ota;:;..(;nt pour la carburation, la production d'alliages, et l'inoculation, ainsi que pour d'autres procèdes Métallurgiques ou chimiques co",,: 'e pour la régénération theruo-chiiiique de l'acier à l'aide de poudre de fer, avec décharge du courant de gaz dans 1-1 atilos -.,-hère.
Cette invention convient particulièrement pour projeter un courant dense de carbure ou l' équivalent à partir d'un tube d'injection ii.:.:eré dans du fer fondu ou l'équivalent.
Avec la chambre de fluidification représentée, la hauteur totale est faible afin de faciliter le plus possible le montage et le chargement. De plus il est possible d'introduire deux agents différents sous forme de courants successifs ininterrompus.
Il est à. remarquer qu'avec la présente invention, il n'est pas nécessaire de fluidifier une épaisse couche ou colonne de uatière pour réaliser un taux uniforme d'alimentation initiale.
Evidemment la, surface intérieure de la conduite de transport a une influence sur la friction. On peut s'attendre à plus de fric-' tion dans les conduites en caoutchouc que dans des conduites, en cuivre ou en laiton. Un élargissement des ouvertures prévues dans la chambre de dilution du système de dilution, pour des conduites métalliques, permet l'emploi de tuyaux flexibles' de caoutchouc et donne une alimentation uniforme.
La présente invention convient particulièrement au trans-
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port de carbure de calcium et des'Kélanges à base de carbure de calciurr, pour l'injection de ces agents sous la surface de né tau ferreux fondus. La matière finenent divisée doit pouvoir passer
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par un tarais de 20 vailles du ty-e Il Tyler Il et il est préférable que deux tiers de la uatière soiercretenus par un tanis de 100 Etrilles. Pour maintenir le carbure de calciur.: en suspension à l'état de lit fluidifiée une vitesse apparente de fluidification d'environ 6,1 om par seconde est nécessaire. La Quantité de gaz se c 'plaçant dans la conduite de soutirage complète la vitesse de fluidification apparente minibus..
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Il ressort de ce qui précède que la présente invention procure un transporteur pneumatique perfectionné convenait parbi- culière!lent pour fluidifier une faible quantité de Entière finement divisée comme du carbure de calcium et la maintenir en suspension pendant son transport dans une conduite ou un tuyau de 7,6 à 15,2 m de longueur et.de diamètre réduit. Il en résulte une grande flexibilité d'emplacement pour le traitement de méta.l fondu et
1' équivalent, dans différentes conditions. Il n'est pas nécessaire de disposer d'énormes quantités de gaz, du fait de la fluidifica- tion dense qui est réalisée. Il ne peut se produire un courant par à-coups, une obstruction'du tube d'injection ou un taux d'alimen- tation limité.
Une grande régularité dans le diamètre des alésages depuis la chambre de flùidification jusqu'au tube d'injection est hautement souhaitable. La densité du carbure, la dimension des particules et les caractéristiques superficielles du carbure, de même que l'obstruction du tube d'injection, sont dés facteurs importants qui handicapaient les appareils de fluidification connus utilisés dans l'industrie du charbon. L'addition de gaz supplémen- taire dans le tube de transport suivant la présente invention régularise le courant et assure une vitesse de sortie suffisante du tube d'injection. L'utilisation d'une chambre de fluidification de petites dimensions (alimentée par un réservoir -fixe), évite un recyclage des gaz et les frais qui en résultent.
La pression du gaz de dilution en amont des ouvertures de la chaire de fluidificaticn est assez bien supérieure à celle régnant dans le courant carbure- gaz. Le gaz supplémentaire introduit réduit le diamètre du courant et forme, croit-on, une enveloppe entourant temporairement le cou- rant et réduisant le frottement. L'obstruction des ouvertures de la chambre de dilution peut être évitée en prenant des -précautions décrites ci-dessus. La présente invention convient particulièrement pour une fluidific?tion dense de carbure de calcium et d'additifs à base de carburer on désire voir un rapport gaz-solide d'environ 1/4 à 2. (calcule en pieds cubes de gaz à la pression ordinaire
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par livre anglaise de carbure).
En résumé, la présente invention comprend: l'alimentation de carbure par gravité à partir d'un réservoir fixe, vers une chambre de fluidification de faible diamètre, la fluidi@ication du carbure par un gaz pour former un courant fluidifié concenant tout le gaz de fluidification, le soutirage du courant fluidifié, l'addition d'un gaz supplémentaire à la périphérie du courant fluidifié et le transport du gaz par une conduite de transport vers un tube d'injection. Le gaz de dilution périphérique sert de véhicule ou de gaz accélérateur du fait qu'il a une vitesse substantiellement plus grande que celle du courant fluidificateur.
Il est clair que les formes de réalisation ici'décrites peuvent être modifiées de différentes manières sans sortir du cadre de l'invention.
REVENDICATIONS
1.- Procédé de transport d'une matière finement divisée dans un long conduit étroit, caractérisé en ce qu'on crée un petit lit fluidifié de cette matière en y introduisant un gaz de bas en haut, on soutire un courant de matière fluidifiée de ce lit fluidifié, et on ajoute de manière uniforme un gaz. à la'périphérie de ce courant après l'avoir soutiré, cette addition étant effectuée de manière que le second gaz rencontre la périphérie du courant en substance parallèlement à sa direction d'écoulement et de manière que le gaz ait une vitesse sensiblement supérieure à la vitesse de ce courant.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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The present invention relates to the transport of finely pulverized materials, from a tank to the place of use, in a pipe by means of a gas stream. It also relates to chemical or metallurgical processes which require a dense, uniform and fluid flow of the materials transported in such a device. It relates particularly to the injection of a finely pulverized treatment material, under the surface of a molten metal, for example for the introduction of calcium carbide into molten iron, under the surface thereof with a view to the desulphurization of this metal.
In the course of the production or processing of certain metals or alloys, it is often desirable to cause
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chemical or metallurgical reactions, or to make additions, between the liquid metal and various active agents, such as for example iron and calcium carbide with a view to desulfurization. These treatment agents then often have characteristics such that even at high temperatures they react relatively little. These agents often have a lower density than that of the molten metal into which they are injected, which makes it difficult to immerse them. In order to avoid these drawbacks, it has been proposed to spray these treating agents in order to inject them in this form into the molten metal bath.
While in the pulverized state these treating agents have a much larger contact surface and reaction zone between them and the molten metal, their injection in the pulverized state poses a number of problems. Thus, for example, the agent must be injected with sufficient force so that it can penetrate the molten metal, and the ratio between the agent and the carrier gas must be high enough to minimize the entrapment. agent in the carrier gas bubbles which form when the stream of gas and powder enters the molten metal.
This flow of the gas and powder stream must be uniform and smooth, in order to avoid obstructions in the injection tube:
The main object of the invention is to avoid the aforementioned drawbacks and to allow a dense, fluid and uniform flow of a stream of finely pulverized materials and of gas from a transport line.
Another object of the invention is to provide an improved apparatus for continuously transporting large quantities of finely pulverized material through a pipeline at a predetermined rate and for efficiently injecting this material below the surface of a metal. molten, - a method and apparatus for dispensing material
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finely pulverized, with a thin layer of material maintained in the fluidized state, removing the material from this portion of the layer.
then protect and dilute it with a gas before transporting it in a suitable pipe, - a dispensing device capable of injecting the finely pulverized material into a molten metal, and this in a continuous flow of a determined agent or a stream of two dissimilar agents, injected successively.
Other objects and advantages of the present invention will emerge from the description given below with reference to the accompanying drawings.
Fig. 1 is a side view of the rear of a preferred embodiment of the apparatus, partially in section.
Fig. 2 is a section of the part of FIG. 1, showing the feed and dilution system.
Fig. 3 is a schematic representation of the gas supply and control device of the apparatus shown in FIG. 1.
Fig. 4 is a graphical representation of the relationship between the amount of calcium carbide and the pressure for 6.4 mm and 7.9 mm pipes, under different pressures in the dilution system (pressure at which the dilution system is subjected in addition to the pressure in the spray chamber).
On this, the quantities expressed in kg / min are plotted on the ordinate. and on the x-axis of the pressures'
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expressed in otaiospheres, and the figures in this figure should be read as follows:
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<tb> Ordinates <SEP> Abscissas
<tb>
<tb> 18 <SEP> = <SEP> 8,154 <SEP> kg / min.
<SEP> 10 <SEP> = <SEP> 0.68 <SEP> atm.
<tb>
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17 = 7.701 n fi 20 = 1.36 fi
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<tb> 16 <SEP> = <SEP> 7,248 <SEP> "<SEP>" <SEP> 30 <SEP> = <SEP> 2.04 <SEP> "
<tb>
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15 = 6.795 n fi po = z7? 14 = 6.342 He '"50 = 30 1I 13 = 5, $$ 9 He ft 60 = 4.08 faith
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<tb> 12 <SEP> = <SEP> 5,436 <SEP> "<SEP>"
<tb> 11 <SEP> = <SEP> 4.983 <SEP> "<SEP>"
<tb> 10 <SEP> = <SEP> 4,530 <SEP> "<SEP>"
<tb> 9 <SEP> = <SEP> 4,077 <SEP> n <SEP> "
<tb> 8 <SEP> = <SEP> 3,624 <SEP> "<SEP>"
<tb> 7 <SEP> = <SEP> 3,171 <SEP> "<SEP>"
<tb> 6 <SEP> = <SEP> 2,718 <SEP> "<SEP>"
<tb>
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5 = 2, 265 If If
EMI4.8
<tb> 4 <SEP> = <SEP> 1,812 <SEP> "<SEP>"
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3 <SEP> = <SEP> 1,359 <SEP> "<SEP>"
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2 <SEP> = <SEP> 0.906 <SEP> "<SEP>"
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1 <SEP> = <SEP> 0,
453 <SEP> "<SEP>"
<tb>
The diameters indicated are those of the pipe and the pressures those prevailing in the dilution chamber.
Fig. 5 is a graphical representation of the ratio between the quantity of distributed calcium carbide and calcium carbide, and the quantity of gas, for pipes of 6.4 mm and 7.9 mm in diameter at different system pressures dilution In this figure are plotted on the ordinate and abscissa, respectively, kg / min. and atmospheres, and the figures in this figure should be read as follows:
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<tb> Ordinates <SEP> Abscissas
<tb>
<tb>
<tb> 14 <SEP> = <SEP> 6,342 <SEP> kg / min. <SEP> 1 <SEP> = <SEP> 0.06 <SEP> atm.
<tb>
<tb>
13 <SEP> = <SEP> 5.889 <SEP> "<SEP>" <SEP> 2 <SEP> = <SEP> 0.14 <SEP> "
<tb>
<tb> 12 <SEP> = <SEP> 5,436 <SEP> "<SEP>" <SEP> 3 <SEP> = <SEP> 0.18 <SEP> "
<tb>
<tb> It <SEP> = <SEP> 4.983 <SEP> "<SEP>" <SEP> 4 <SEP> = <SEP> 0.27 <SEP>
<tb>
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10 = 4.530 shot fi 5 = pu 34 "
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<tb> 9 <SEP> = <SEP> 4.077 <SEP> "<SEP>" <SEP> 6 <SEP> = <SEP> 0.40 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 8 <SEP> = <SEP> 3.624 <SEP> "<SEP>" <SEP> 7 <SEP> = <SEP> 0.47 <SEP> "
<tb>
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 7 <SEP> = <SEP> 3,171 <SEP> "<SEP>"
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 6 <SEP> = <SEP> 2,718 <SEP> "<SEP>"
<tb>
<tb>
<tb>
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<tb>
<tb> 5 <SEP> = <SEP> 2,265 <SEP> "<SEP>"
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<tb> 4 <SEP> = <SEP> 1,812 <SEP> "<SEP>"
<tb>
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<tb> 3 <SEP> = <SEP> 1,
359 <SEP> "<SEP>"
<tb>
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<tb>
<tb> 2 <SEP> = <SEP> 0.906 <SEP> n <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
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<tb>
<tb> 1 <SEP> = <SEP> 0.453 <SEP> "<SEP>"
<tb>
The diameters indicated are those of the pipe and the pressures are those prevailing in the dilution chamber.
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Fig- 6 is a graphical representation of the ratio of the calcium carbide delivery rate to the total amount of gas in the stream, for 6.4mm and 7.9mm diameter pipes at different system pressures. dilution.
In this figure are plotted on the ordinate the quantities expressed in kg / min. pressure expressed in atmospheres on the abscissa, and the figures in this figure should be read as follows:
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<tb> Ordinates <SEP> Abscissas
<tb>
EMI5.2
18 = 8,154 kg / min. 40 2e72 atm.
17 = 7.701 80 = 5.44 "16 = 7.248" 120 = 8.16 1r 15 = 6.795 "ra 160 = 10.93 11 14 = 6.9342" "200 = 13.60 13 = 5.y889" 2 / a. 0 = 16.32 ta 12 5., 436 "280 = 19 e 0.4" 11 = 4983 11 "'
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<tb> 10 <SEP> = <SEP> 4,530 <SEP> "<SEP>"
<tb>
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9 = /., 077 ra 8 3., 624 "7 3., 171" ta
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<tb> 6 <SEP> = <SEP> 2.718
<tb>
<tb> 5 <SEP> = <SEP> 2,265 <SEP> "
<tb>
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,VS. = 1, f3'12
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<tb> 3 <SEP> = <SEP> 1,359 <SEP> "<SEP>"
<tb>
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2 = o.906 "
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<tb> 1 <SEP> = <SEP> 0.453 <SEP> "<SEP>"
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The diameters indicated are those of the pipe and the pressures those prevailing in the dilution chamber.
For simplicity, the word "powder" will sometimes be used in the description and claims to denote material ground or finely pulverized to a degree of pulverization suitable for use in the apparatus according to the present invention.
Figs. 1 and 3 show that the spraying system shown is essentially constituted by a pair of feed hoppers L and valves, a pair of parallel reservoirs H, a fluidization chamber F provided with a series of hoses. powder inlet or outlet, a dilution device I and a system of gas and control pipes S.
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The fluidificatëur shown in FIG. 1 comprises a frame 1 in which it is mounted vertically. This frame is provided with feet 2 fixed at their end to a rectangular frame 3 which on all s. inner perimeter volume one shouldered 4. A second rectangular frame is mounted between the feet 2, in substance parallel to the ground 6. This second -frame extends behind the feet 2 and supports a platform 7 form a step on which holds the operator while filling.
The walls 10 of each cylindrical reservoir H carry several angles 11 forming supports. The outer wing of each of these supports rests on the shoulder 4 of the frame 3 on which it is fixed by bolts.
Ball loading valves 12 mounted axially at the top of each vertical tank H, and interposed in the vertical pipes, are located below the loading hoppers 15, which simplifies the loading of the tanks and reduces the losses of loaded material.
A tubing projecting on the upper part of each of the cylindrical reservoirs and located above the normal upper level of the powder in the reservoir ,. is connected to a safety exhaust pipe 20, via an elbow pipe carrying a safety diaphragm 19 for the pressure. In fig. 1 of the drawing, this device is not drawn for the right tank. If at any time, in either tank, the pressure exceeds a predetermined safety maximum, the safety diaphragm 19 tears and the excess pressure is released into the open air, outside. of the operator's normal working area. Each tank is arranged so as to be able to contain 45.4 kg of powdered calcium carbide.
The lower part of each reservoir H, following the cylindrical wall 10, forms a kind of inverted cone 21, which ends in a coupling flange 22. A second ball valve 26 is screwed onto the coupling flange: .lent 22 and one
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elbow pipe 28 connects this ball valve 28 to the distribution chamber 29 of the fluidiser F. Retort, each reservoir H has an outlet ball valve 26 and that each reservoir feeds the distribution chamber 29 by gravity, it is clear that the material contained in either reservoir can be used at will without interrupting the flow of the gas and powder stream. This can be obtained by a simple operation of the ball valve 26 mounted between each reservoir and the distribution chamber 29.
Under normal working conditions, one of the reservoirs feeds powder to the fluidization system while the other is charged, these two reservoirs may also contain different materials which may be used alternately, for example calcium carbide and ferro-silicon.
The powder enters the distribution chamber and from there it arrives by gravity in the fluidization chamber. However. as can be seen in fig. 3, each reservoir is provided with a gas supply line 35 which opens into it above the normal level of the powder, so as to be able to introduce into the reservoir a determined quantity of gas in order to balance the pressure.
In fig. 1, it can be seen that the fluidiser F is fixed to the distribution chamber 29, formed by a cylindrical main body 30 and a semi-spherical upper part 31. As mentioned above, a part of angled powder inlet pipes 28, connect the reservoirs to the distribution chamber 29. A conical lower part 36 follows the main cylindrical body 30 of the distribution chamber 29, and ends with a central cylindrical opening 37. A protective lantern 38 is housed in the cylindrical opening 37 and is held therein so that its closed upper end 39 projects into the center of the cylindrical member 30 of the distribution chamber.
Large rectangular openings 40, intended for the passage of the powder,
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are arranged in the wall of the lantern 38, they allow the powder to pass from the distribution chamber 29 into the bottom of the lantern 28, where its fluidization takes place. The main function of the lantern 38 is to prevent the accumulation of excessive weight in the distribution chamber, above the fluidized bed. A sleeve 41 surrounds the wall 42 of the lantern 38; it is mounted between the openings 40 and the lower part of the lantern 38. This lower part constitutes the fluidization chamber and, to its middle part are connected the powder withdrawal pipes and the dilution system.
The four powder withdrawal pipes 43 pass through the tubular wall 42 and the sleeve 41 which surrounds it, and their ends protrude inside the fluidization chamber 14. ' A pair of segments 44 maintain a gas diffuser or porous metal disc 45, transversely in the lower part of the tube 42 below the powder withdrawal lines 43. The porosity of this disc 45 is such that it allows uniform passage. gases through its pores, while being dense enough to retain the powder.
A reduction coupling 46 screwed to the base of the tubular part 42 connects the fluidization chamber 14 to the device S for controlling and supplying the gas (described below), via a pipe.
Fig. 2 shows in detail a powder withdrawal line and the dilution system I. The powder withdrawal line 43 is attached to the sleeve 41 which in turn is attached to the wall 42 and protrudes into the fluidization chamber. A ball valve 47, of another construction, is mounted at the other end of the draw-off line 43; the internal diameter of the passage 51 of this valve is essentially the same as the internal diameter 13 of the pipe 43. A nozzle 52 is housed in the passage passing through the ball 55, in order to reduce the size thereof.
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diameter to the desired diameter. A regular passage from one end to the other is thus obtained.
A handle 53 mounted at the top of the rod 54 of the ball valve 47, is used to rotate this rod, the ball 'and the nozzle to close the valve.
In this position, the passage 51 of the nozzle 52 is placed transversely to the bore 13 and an annular and elastic seal 57 is housed behind the ball and the nozzle so as to ensure perfect gas tightness when the valve ball is closed. A damper or valve with the same internal opening size can replace ball valve 47.
Each of the four dilution devices 59 has a central passage 103 passing through it, of a diameter substantially equal to that of the bore 13, the powder line 43 and the bore of the nozzle 51. The nozzle 60 of the main body 59 of the dilution system has a length such that it ends at the height of the ball 55 so that when the valve is closed, the ball is hermetically applied to the nozzle. Between the ends of the main body 59 of the dilution system there is a pair of cylindrically shaped flanges 64 and 65, the first of which fits into a recess 66 of the neck 67 of the ball valve body, while the second takes support on this neck 67, to which it is fixed.
Another flange 69, the outside diameter of which is smaller than the inside diameter of the sleeve 58 of the dilution system described below, is mounted at the end of the main body 59 of the dilution system, and forms an annular passage 70 with the sleeve 58. The latter is essentially in the form of a cylindrical tube, threaded at its rear end; it is provided in the middle with an internal annular bead 71.
This bead 71 surrounds the end of the flange or nozzle 69 against which it is applied and is fixed thereto. A flexible hose connector 74 is mounted on the sleeve 58. An inlet opening
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75 is left free in the sleeve. 58, in order to allow the passage of the dilution gas in the annular chamber 70. Passages or orifices 72 in the bead 71 connect the chamber 70 to the frustoconical passage 82 converging towards the outside. Dilution passages 72 are arranged annularly and regularly around the nozzle 69, so that the dilution gas is introduced peripherally and envelops the stream of fluidized materials leaving the passage 103.
This peripheral envelopment and this dilution serve not only to ensure a continuous and smooth flow of gas and powder, but also to avoid obstructions and consequently jerks as sometimes occurred in other types. dilution systems.
In the dilution system according to the present invention, the envelopment of the stream of gas and dense powder material by a layer of dilution gas the velocity of which is substantially greater than that of the stream. powdered material, helps to keep the solid particles out of contact with the walls of the conveying line, and also causes acceleration and smooth flow of the solid particles in the desired area of movement. In addition, a homogeneous dilution is thus obtained in a short time.
The inner side of the double male connection pipe 80, the converging passage 82 of which has its inner end screwed to the threaded part 81 at the outer end of the dilution sleeve, bears against the bead 71 transversely, leaving the openings 72 free. The frustoconical passage 82 on the side of its connection with the bead 71, that is to say at 83, has a larger diameter than that of the pipe 13 and of the passages 51 and 103 for the stream of gas and powder. At the bead 71 of the dilution sleeve, the ring of dilution gas exiting the openings 72 forms a continuous uniform step for the current
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of fluidified nature.
The cross section of the truncated cone-shaped passage 82 tapers regularly; its diameter of 15.9 mm at edge 83 decreases until it becomes equal to that of the previous passages 13.51 and 103, which is 7.8 mkm. A flexible pipe 84, shown in FIG. 1, in which the stream of gas and powder passes, connects the outer part of the connector 80 to the injection tube 85 located at the opposite end of the flexible pipe.
The diagram in fig. 3 shows the gas supply and control devices which include a gas inlet pipe supplying gas at a predetermined pressure of about.
10 atmospheres, a volumetric meter 86 and an outlet pipe 87. To this outlet pipe 87 is connected a T 83, one of the branches of which leads to the pressure regulator 89, a gas supply pipe 90 and a manometer. 91 which indicates the pressure of the gas supplied to the fluidization chamber 14. The pressure regulator 89 also serves as a valve when its adjusting screw is unscrewed. In the gas supply line 90 are mounted two T 92, a branch 93 of 'each of them leading to a calibrated fitting 94 and to a ball valve 95, and is connected by a branch 35 with the top of the tank. H before arriving at the expansion valve 96.
The other branches of the T 92 are interconnected so as to establish through the pipe 92 'an uninterrupted and regular passage of the gas to the fluidization chamber F. For the operation of the whole device, it suffices to have a single gas source, because the second branch of the T 88 'is used to supply the systole / dilution I.
This bypass is constituted by an al; imentation pipe 97 in which are interposed the ball valve 98, the needle valve 99 and the control manometer 100, followed by a bypass with several branches 101, from where the gas is directed to the devices of the dilution system I. service, the apparatus is connected to a gas source whose pressure is adjusted and chosen in a suitable manner for the fluidization of the powder and its transport. Nitrogen is gas
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gvefered for injection of calcium carbide. When all the registers, valves and the pressure regulator are closed, the pressure in the H tanks is equal to the atmospheric pressure.
The ball valves 12 are then opened which, as shown in FIG. 1, are located above the reservoirs H, which are thus filled with the powder to be used entrusted to the treatment agent This filling of the reservoirs H having been completed, the ball valves 12 are closed and, depending on the powder to be used, the valve is opened. corresponding ball valve 26 so that the powder can, by its own weight, arrive in the distribution chambers.
While all the valves of the multi-branch bypass 101 still smell closed and after opening the ball valve 95 and opening and adjusting the pressure regulator 89, the ball valve 98 and the needle valve 99 are opened, and the valve is opened. regulates the pressure This work according to the data of the manometer 100. The pressures hundred determined on curves obtained by preliminary binary tests. The tap of the bypass with several branches 101, the branches of which supply a determined dilution system I, is then opened in order to send a stream of purifying gas through the flexible pipe 84 and the injection pipe 85 shown in FIG. 1.
Throughout these preparations, the ball valve 47 of the dilution system I remains closed. As the gas flow passes through the powder conveying line and the injection tube 85, the needle valve 99 is adjusted to obtain the proper operating pressure of the dilution system I.
The injection tube 85 is then lowered below the surface of the molten metal 102. The ball valve 47 of the dilution system I, shown in detail in FIG. 2, which is located between the fluidization chamber and the dilution line, is then opened and the stream of powder and gas is injected below the surface of the molten metal. When the first tank used is empty, or when a certain note it is necessary to use another treatment aent located in the second tank, the operator frr e
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simply the ball valve 26 of the first tank and at the same time opens that of the second.
When the treatment is complete, the ball valve 47 is closed and the injection tube 85 is removed from the metal bath 102. While removing this tube, the flow of gas from the dilution system I is maintained. injection 85 being withdrawn from the bath 102, the main valve of the bypass with several branches 101 is closed, the cycle of the operation :: so completed. Care must always be taken that the gas pressure in the injection tube 85 is high enough to prevent the molten metal from the bath 102 from entering this tube. If the appliance is to be stopped for a long enough time, the gas supply lines 90 and 97 must be closed and the gas from the reservoirs H to escape into the atmosphere by means of the expansion valve 96.
Following the operating method described in detail above and the description of the assembly of the various devices, it is clear that the calcium carbide powder (coming from one of the reservoirs) which flows into the chamber of spray 14 and spread in a thin layer under the openings of the conduits 43, is fluidized by the gas which regularly passes through the permeable disc 45. During the injection or the equivalent, the powder and the gas, at the same time. upper portion of the fluid layer, are discharged as a dense fluid stream through lines 43 and transported to the dilution system. In the dilution system, additional gas is added peripherally to the stream.
This uniform addition, which takes place through the openings 72 in the outwardly converging conduit, takes place almost parallel to the axis of the flow and envelops the stream of powder and gas. This mode of gas addition or envelopment appears to reduce the friction of the stream on the walls of the converging conduit 82 over an appreciable distance. Furthermore, this addition dilutes the stream and therefore makes it less dense. This combination ensures a
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A better distribution and concentration of solid particles in the lines, and a less dense uniform flow in the remainder of the transport passage provides a smooth feed.
Irregularities in the feed cannot be accepted as they would allow the molten metal from the bath to enter the injection tube 85 and thus obstruct it. It is clear that the residual pressure in the pipe of the fluidization chamber and of the dilution system, during the injection, exceeds the pressure necessary to overcome the high hydrostatic pressure of the molten metal occurring between the surface of the metal and the tip. injection tube 85.
The graphics in figs. 4, 5 and 6 show the relationships existing between the particular working conditions of the apparatus described during the distribution and the rate of distribution of the calcium carbide relating thereto. The graph of fig. 4 shows the relationship between the feed rate of distribution of calcium carbide and the pressure prevailing in the fluidization chamber, for feed pipes of 6.4 and 7.9 mm internal diameter and 7.62 m in length, under different pressures of the dilution system I, the pressure of the dilution system being the value of the pressure to which the dilution system is subjected in addition to the pressure prevailing in the fluidization chamber.
For a 6.4 mm pipe, the curves show an increase in pressure of about 0.3 to 0.7 atm in the dilution system, which causes a reduction in the distribution rate of the calcium carbide from approximately 340 g per minute, and this at all pressures prevailing in the
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fluidization J-4- As shown by the curves of the graph shown in fig. 5, the ratio of the distribution rate of calcvium carbide to the total gas flow indicates that an increase in the effective pressure of the gas in the dilution system,
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? The effect is a decrease in the distribution rate of calcium carbide, and this is for each gas stream of about 450 g per minute.
It can therefore be seen that for any desired feed rate of carbide, the greatest economy and the greatest operating efficiency are obtained by keeping the pressure in the dilution system as low as possible, which has results in a smooth flow.
The curves in fig. 6 which represent the ratio between the rate of distribution of the carbide and the amount of carbide in the gas, clearly show that a large amount of carbide in the gas can be obtained by maintaining a minimum pressure in the dilution system.
The transport and injection according to the present invention have also been applied to a larger installation comprising a single tank with a capacity of 272 kg of carbide or other treatment agents. As described above there was only fluidized a small amount of finely divided material coming from a tank and a dilution chamber was provided for the addition of gas to the transport pipe, the internal diameter of which can be. 9.5, 12.7 or 25.4 mm. The higher feed rate of this apparatus made it necessary to increase the dimensions of the corresponding working elements.
To increase mobility, the apparatus was mounted on a wheeled frame and provided with a clean gas reserve in the form of horizontal cylinders. Feed rates of more than double those achieved with the rewritten apparatus were obtained. An even distribution of calcium carbide of the order of 56.7 kg per minute was achieved with a pipe 7.6 m long and 25.4 mm internal diameter. The tank was vertical and its contents passed directly by gravity into the fluidization chamber. Of this matter
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Binding discharged through the outlet tube, the valve passage and the dilution chamber, in the supply line to the injection tube.
Addition of gas through the dilution chamber kept the particles in suspension along the length of the feed line. The predetermined feed rates were obtained by independently adjusting the pressure in the fluidization chamber and that in the dilution chamber. To achieve the desired distribution rates, two fluidizing chambers of different sizes were provided, one of which had an internal diameter of 76.2 mm and the other of 101.6 mm.
The 76.2 mm chamber allowed the feeding of two 12.7 mm transport pipes, while the 101.6 mm chamber allowed the supply of two 25.4 mm pipes, through which the injection of large amounts of material into different pockets or into the same pocket could be done simultaneously. The chamber had four withdrawal lines which, as in the case of the fluidization chamber shown, made it possible to use transport lines of different dimensions and lengths and to perform the injection simultaneously into two bags or the equivalent.
In service, after loading the tank as described above, the multiple gas supply pressure regulator is set to approximately 10 atmospheres. Then, with the ball valve closed, the fluidizing pressure regulator is adjusted to the desired pressure, which is given by a calibration curve and corresponds to a desired feed rate, thus setting the reservoir and chamber to fluidization-under pressure.
We then open the ball valve of the dilution chamber and then adjust the control valve of the dilution chamber to obtain the desired pressure in the dilution chamber, that is to say the desired total pressure minus the prevailing pressure. in the tank or fluidization pressure. A pressure of around 3 atmospheres is generally the most suitable for the chamber.
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dilution. The valve of the liluti @ s chamber is then opened to purge the transport line. Through the purge gas, the injection tube is lowered into the bath of molten metal. The feed and injection begin when the valve of the transport line is opened, located between the fluidization chamber and the dilution chamber.
After the injection the valve of the transport line is closed and the valve of the dilution chamber is left open until the injection tube is withdrawn from the molten metal bath.
The fluidization chamber with a capacity of 272 kg and a diameter of 76.2 mm, delivers 4.5 to 18el kg of carbide per minute with a transport line 7.6 m long and with a diameter from 9.5 to 12.7 mm, the pressure in the reservoir varying between 0.7 and 4 atmospheres and the pressure in the dilution chamber being 3 atmospheres higher than in the fluidization chamber. With a fluidization chamber with a diameter of 101.6 mm and a pipe 7.6 m in length and with a diameter of 25.4 mm, a regular flow rate of 18 to 57 kg per minute is obtained under the same pressure, with a pressure of 0.3 to 1.4 atmospheres in the fluidization chamber.
The ratio of solid matter to gas ranges from 1.6: 1 to 8.3: 1 (25.5 to 133 kg of calcium carbide per m 3).
It should be noted that the aforementioned fluidization and dilution chambers can also be used with superimposed reservoirs and connected together by a pipe provided with a valve. In another embodiment, this arrangement has been adopted, with means ensuring adequate pressures and ventilation, so as to allow top loading during injection.
It is clear that the present invention, although described with reference to the injection of calcium carbide or a carbide material (calcium carbide, containing rare earth magnesium oxide) into molten iron. , can also be
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lt [.:, - ,, 1 :: 28 in other powder injection processes, - 'l1.ota;:; .. (; nt for carburizing, alloy production, and inoculation , as well as for other metallurgical or chemical processes co ",,: 'e for the thermo-chemical regeneration of steel using iron powder, with discharge of the gas stream in 1-1 atilos -. , -her.
This invention is particularly suitable for spraying a dense stream of carbide or the equivalent from an injection tube ii.:: ered into molten iron or the equivalent.
With the fluidization chamber shown, the total height is low in order to facilitate assembly and loading as much as possible. In addition, it is possible to introduce two different agents in the form of successive uninterrupted currents.
He is at. Note that with the present invention, it is not necessary to thin a thick layer or column of material to achieve a uniform rate of initial feed.
Obviously the inner surface of the transport pipe has an influence on the friction. More friction can be expected in rubber pipes than in pipes, copper or brass. Enlargement of the openings provided in the dilution chamber of the dilution system, for metal piping, allows the use of flexible rubber hoses and gives a uniform supply.
The present invention is particularly suitable for trans-
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port of calcium carbide and calcium carbide mixtures, for the injection of these agents under the surface of molten ferrous material. The finely divided matter must be able to pass
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by a tare of 20 vailles of the type Il Tyler Il and it is preferable that two thirds of the material be retained by a tanis of 100 Curries. To maintain the calcium carbide in suspension in the fluidized bed state an apparent fluidization rate of about 6.1 µm per second is required. The quantity of gas being placed in the withdrawal line completes the apparent fluidification speed of the minibus.
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It is apparent from the foregoing that the present invention provides an improved pneumatic conveyor particularly suitable for thinning a small amount of finely divided Whole such as calcium carbide and keeping it in suspension while it is being transported through a pipe or pipe. 7.6 to 15.2 m in length and reduced diameter. This results in great flexibility of location for processing of molten meta.l and
1 'equivalent, under different conditions. It is not necessary to have enormous quantities of gas available, because of the dense fluidization which is carried out. Burst current, injection tube obstruction, or limited feed rate cannot occur.
Great regularity in the diameter of the bores from the flow chamber to the injection tube is highly desirable. The density of the carbide, the particle size and the surface characteristics of the carbide, as well as the obstruction of the injection tube, are important factors which handicapped the known thinning devices used in the coal industry. The addition of additional gas to the transport tube according to the present invention regulates the flow and ensures a sufficient exit velocity from the injection tube. The use of a fluidization chamber of small dimensions (supplied by a fixed reservoir), avoids gas recycling and the resulting costs.
The pressure of the dilution gas upstream of the openings of the fluidification chair is quite much higher than that prevailing in the carbide-gas stream. The additional gas introduced reduces the diameter of the stream and is believed to form an envelope temporarily surrounding the stream and reducing friction. Blockage of the dilution chamber openings can be avoided by taking the precautions described above. The present invention is particularly suitable for dense fluidization of calcium carbide and carbide additives one desires to see a gas-to-solid ratio of about 1/4 to 2. (calculated in cubic feet of gas at pressure ordinary
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per English pound of carbide).
In summary, the present invention comprises: feeding carbide by gravity from a fixed reservoir, to a small diameter fluidization chamber, fluidizing the carbide with a gas to form a fluidized stream containing all the gas fluidization, the withdrawal of the fluidized stream, the addition of an additional gas at the periphery of the fluidized stream and the transport of the gas through a transport line to an injection tube. The peripheral dilution gas serves as a carrier or accelerator gas because it has a velocity substantially greater than that of the fluidizing stream.
It is clear that the embodiments described here can be modified in different ways without departing from the scope of the invention.
CLAIMS
1.- A method of transporting a finely divided material in a long narrow conduit, characterized in that a small fluidized bed of this material is created by introducing a gas from the bottom to the top, a stream of fluidized material is withdrawn from this fluidized bed, and a gas is added uniformly. at the periphery of this stream after having withdrawn it, this addition being carried out so that the second gas meets the periphery of the stream substantially parallel to its direction of flow and so that the gas has a speed substantially greater than the speed of this current.
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