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Les métallurgistes sont, d'ores-et-déjà, amenés à concevoir la réduction de minerais métalliques variés dans des appareils autres que les différents fours à cuve actuellement en service.
En effet, en sus des questions d'évidentes économies.du combustible nécessaire à la seule réduction, il faut prévoir le moment, souvent proche, où le¯coke métallurgique fera défaut ou sera trop cher.
Par contre, on sait gazéifier une gamme fort étendue de combustibles ou produits hydrocarbonés qui re-présentent des réserves terrestres considérables. On sait aussi, par exemple, que l'on peut obtenir de l'hydrogène à bas prix par décomposition de l'eau lorsque le courant
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électrique est très bon marché. On sait encore que l'action des gaz réducteurs introduit, dans les métaux obtenus, le minimum d'impuretés tout en ne faisant appel qu'à la quantité d'énergie juste nécessaire à l'opération de réduction.
La présente invention a pour objet un four tournant destiné à la réduction de minerais métalliques divers par les gaz réducteurs les plus variés et, par ce moyen, produisant, en principe, de l'éponge métallique légère et divisée.
Ce four occupe une position inclinée afin de travailler à.niveau plein. Il est alimenté à son sommet en minerai métallique, à sa base en gaz réducteurs injectés à pression réglable, 'et il comporte, sur environ les trois quarts de sa longueur à partir de son extrémité inférieure, un manchon à air. Dans ce manchon calorifugé circule un courant d'air admis par le bas et se dégageant par le haut dans une chambre annulaire d'alimentation du four en comburant. L'air pénètre dans la partie supérieure du four en se dirigeant vers le bas en couronne cylindrique. Sa vitesse est réglée en sorte qu'il puisse enserrer et refouler les gaz réducteurs résiduaires et des produits volatils de la réduction à un niveau convenable où. s'établit une flambée dont la position est stable-.
La flambée doit permettre le chauffage et le grillage des minerais dans environ le quart supérieur du four briqueté de façon suffisante. Les deux quarts médians délimitent la zone de réduction. La paroi du four est protégée par des briques réfractaires de nature et composition appropriées. Le quart inférieur du four comporte une paroi réfractaire dispersant bien la chaleur.
De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'ai-
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de de la description qui va suivre, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce four tournant.
FIG. 1 est une vue, en élévation, d'une partie d'une installation comportant ce four.
FIGS. 2 et 3.sont, à échelle agrandie, des vues en coupe longitudinale respectivement de la partie supérieure et de la partie inférieure de ce four.
FIG. 4 est une vue, en coupe transversale, suivant 4-4 de la figure 2.
Ce four est installé, comme montré figure 1, entre une cheminée 2 dans laquelle se dégagent les gaz provenant de la réduction et du grillage du minerai et un sas 3, l'étanchéité entre le four tournant et le sas étant assurée en 15 par un corps onctueux. Le four occupe une position inclinée, à environ 15 par rapport à l'horizontale, de manière à travailler à niveau plein. Il est entraîné en rotation autour de son axe par un dispositif approprié non représenté sur le dessin. Son alimentation en minerai s'effectue à sa partie supérieure, c'est-à-dire en 4; son alimentation en gaz réducteurs s'effectue par un conduit arrivant dans le sas 3 à l'intérieur duquel débouche la partie inférieure du four. Son alimentation en air s'effectue en 6, c'est-à-dire à l'extrémité inférieure du manchon à air.
Ce four se divise en quatre zones qui, de son extrémité supérieure à son extrémité inférieure, sont les suivantes : - une zone! de chauffage et de grillage du minerai; cette zone s'étend sur le quart supérieur du four;
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- une zone B de réduction des'oxydes métalliques, c'est-à-dire de fabrication de l'éponge métallique; cette zone s'étend sur les deux quarts médians du four ; - deux zones successives de refroidissement. ǯ et D énergiquement balayées à l'extérieur par l'air circulant dans le manchon à air; elles s'étendent sur le quart inférieur du four.
Dans ces trois quarts inférieurs, c'est-à-dire au niveau de ses zones de refroidissement et de réduction, le four est revêtu d'un manchon à air 7. A son extrémité inférieure, le manchon à air est relié au conduit d'admission d'air 6. Pour cela, ce manchon est entouré au niveau de ce conduit 6,-d'un large collier métallique 16 à frottement doux, l'étanchéité en 11, entre collier 16 et manchon à air 7. étant assurée par un corps onctieux, tel que par exemple une graisse du type "Belleville".
A sa partie supérieure, le manchon à air 7 débouche dans une boîte à vent, ou chambre annulaire ± coaxiale au four, par l'intermédiaire d'une couronne de canaux 10 en acier, ou toute autre matière appropriée, de section convenable. Cette boite 9. débouche, d'autre part, par une couronne intérieure de canaux 12 dans la zone B du four luimême. Le four possède, en effet, dans sa zone A à laquelle est concentrique,la boîte 9, un diamètre inférieur à celui de sa zone B.
Il est évident que la chambre annulaire doit comporter des ouvertures pour l'entretien des canaux et des clapets de façon à éviter les dangers d'explosion provenant éventuellement des mélanges inopportuns de gaz combustibles et d'air.-
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L'air qui est admis à la base du manchon à air est fourni par une soufflante de type centrifuge.
L'échauffement du minerai à traiter et l'épuisement des calories des gaz provenant de la combustion se font donc par contre-courant. Il en est de même pour les gaz réducteurs et l'éponge dé fer. En outre, la plupart des pertes de chaleur sont supprimées grâce au manchon,à air.
Pour éviter que le four, travaillant toujours à plein, débite à son extrémité inférieure un cylindre d'éponge métallique, il est nécessaire de disposer à la fin de la zone de réduction un secteur annulaire dans lequel s'effectue un refroidissement très rapide de l'éponge.
La paroi de ce four est donc constituée en briques réfractaires et isolantes dans ses zones A et B et en produits réfractaires non isolants thermiques, voire en tôle d'acier, dans ses zones C et D. De plus, dans sa zone C où doit s'effectuer un rapide refroidissement de l'éponge métallique, le four comporte un anneau réfractaire (non isolant thermique comme il vient d'être dit) 13 dont les caractéristiques sont suffisantes pour refroidir rapidement le cylindre d'éponge et ainsi provoquer la division de celuici en tranches successives. éponge se divise en tranches successives qui achèvent de se refroidir dans la partie inférieure du four et sont cassées, à leur sortie de celle-ci, par un broyeur placé à l'intérieur d'un sas dans lequel débouche le conduit amenant les gaz réducteurs.
Pour le bon fonctionnement de ce four, et c'est là une caractéristique de l'invention, il est nécessaire que le courant-d'air introduit dans le four circule parallèle-
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ment aux génératrices du four à une vitesse inverse et un peu supérieure à celle des gaz réducteurs résiduaires et des produits volatils de la réduction qui ont tendance à lécher les parois du four. Ainsi les gaz combustibles enserrés sont refoulés à une distance suffisante et le phénomène de la flambée s'établit correctement.
Les températures de réduction sont fonction de la nature des minerais traités. C'est ainsi que, dans le cas. particulier des "boues rouges", produit résiduaire du traitement des bauxites par le procédé BAYER, la zone de réaction est maintenue à une température de l'ordre de 1. 050 à 1.300 C, suivant la composition de ces boues et suivant les vitesses de réaction que l'on désire obtenir.
Comme il a été précisé plus haut, les gaz réducteurs résiduaires et les produits volatils de la réduction heurtent, au sommet de la zone B, le courant d'air réchauffé qui provient de la boîte ± et se dirige de haut en bas à une vitesse légèrement supérieure à celle des gaz combustibles.
Il y a inflammation du mélange gazeux et, par conséquent, chauffage et grillage du minerai dans la zone A. Dans la zone B s'effectue la réduction des oxydes grillés et la fa- brication proprement dite de l'éponge métallique. L'anneau tronconique 13 de la zone ± produit, à la base de la zone B, un refroidissement très rapide de l'éponge et, par suite, son découpage en tranches. Ces tranches d'épongé achèvent de se refroidir dans la zone D et tombent enfin dans le sas qui contient un appareillage de broyage 14. @
Quant aux gaz 3e dégageant au sommet du four, ils sont recueillis directement dans une cheminée pour éviter les ennuis causés par les condensations. Tous filtres uti-
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les peuvent être logés dans la cheminée, élargie si besoin est.
Le débit de ce four dépend essentiellement des trois éléments suivants (toutes choses égales par ailleurs) : - de la température maintenue dans la zone de réduction B; - du débit et de la composition des gaz réducteurs; du débit de l'air.
Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce four tournant qui a été ci-dessus indiquée à titre d'exemple; elle en embrasse, au contraire, tou.tes les variantes de réalisation.
- REVENDICATIONS -
1.- Four tournant pour la réduction de minerais métalliques, caractérisé en ce qu'il est disposé dans une position inclinée afin de travailler à niveau plein, son extrémité haute, utilisée pour son alimentation en minerai métallique, débouchant directement dans une cheminée et qu'il comporte, sur environ les trois quarts de sa longueur, à partir de son extrémité inférieure, un manchon à air dans lequel circule un courant d'air ascendant admis par son extrémité basse et s'écoulant à l'intérieur du four, à pro ximité de-sa partie supérieure et suivant une direction descendante en longeant la paroi interne du four à l'encontre des gaz réducteurs résiduaires et des produits volatils de la réduction qui,circulant de bas en haut, ont tendance à lécher la paroi du four, produisant, à cet endroit,,
une inflammation en position convenable des gaz combustibles.