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Dans la fabrication d'éléments en ciment ou en béton, notamment en matériaux légers, l'inconvénient le plus désagréable est jusqu'ici le fait que la durée de durcissement des éléments moulés atteint jusqu'à 28 jeose, ce qui exige un vaste entrepôt pour les produits. De plus, la fabrication entraîne des pertes de temps indési- rables, qui résultent des différentes interruptions et des difficultés de transport qu'elles provoquent. Enfin les liants usuels, nécessaires en quantités relativement grandes, entraînent des dépenses très importantes. Tou- tes ces conditions imposent un nombreux personnel de fabri' cation et de direction.
Un procédé de fabrication d'élé- ments moulés, mis en oeuvre sans interruption en partant de la préparation et du des matériaux jusqu'aux produits prêts à l'expédition, est inconnu jusqu'ici, par- ce que la longue durée de durcissement provoque déjà une interruption.
En outre, les éléments de construction en béton léger actuellement connus, durcis artificiellement à la vapeur contiennent encore jusqu'à 30% d'eau. Ils ne sont donc ni propres à l'expédition, car ils sont trop lourds, ni propres à la construction, car ils sont trop mouillés.
L'invention ne concerne pas seulement un procé- dé entièrement nouveau pour la préparation des matériaux nécessaires au moulage d'éléments agglomérés par du ci- ment, mais également un mode de préparation continu et automatique des additions, et de traitement des éléments comprenant le séchage et le durcissement, permettant de livrer à la rampe d'expédition des objets terminés, en six heures, c'est-à-dire dans les limites d'une journée d'équipe, par exemple des éléments de construction prêts au chargement, c'est-à-dire durcis et également séchés-
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Un avantage important consiste en ce que, selon l'inven- tion, le traitement du mélange composé d'additions et de liant, ainsi que le chauffage pour le séchage et le durcis- sement des éléments ont lieu par des moyens nouveaux.
Pour la mise en oeuvre du procédé selon l'inven- tion on se sert d'une installation, par exemple d'une bri- queterie comprenant certains appareils connus et mettant en oeuvre certaines opérations également connues, mais com- binées et utilisées d'une nouvelle manière pour donner un produit entièrement nouveau représentant un progrès important. A titre d'exemple, le fonctionnement d'une grande briqueterie selon l'invention, traitant en 24 heu- res environ 1500 tonnes de matériaux de départ, n'exige qu'environ 80 ouvriers et employés au lieu de 600 à 700, abstraction faite de la suppression du très vaste entre- pôt nécessaire au durcissement, de l'économie importante en énergie thermique, et de l'économie appréciable en liant usuel coûteux.
L'invention est principalement fondée sur le fait, confirmé par des essais, qu'un chauffage préalable du mélange composé d'additions et de liants modifie com- plètement le processus de durcissement par rapport aux procédés connus, le ciment utilisé provenant de préféren- ce de hauts-fourneaux parce que sa résistance à la com- pression est rapidement assurée par la chaleur.
Un autre avantage inconnu jusqu'ici consiste en ce que le mélange de départ destiné à la fabrication des éléments de construction, c'est-à-dire le mélange d'addi- tions et de liants, peut être proportionné à volonté pen- dant le procédé continu, ce qui permet de modifier rapide- ment la faculté d'isolement et la résistance à la compres- sion en fonction de la destination des éléments terminés.
Une autre particularité de l'invention consiste
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en ce qu'on peut utiliser des additions légères telles que la pierre ponce, la lave, notamment la lave spongieuse et le laitier de hauts-fourneaux, ainsi que le ciment comme liant, de préférence en combinaison avec du laitier de haut-fourneau en grains fins, ces constituants permet- tant de modifier les propriétés des éléments de construc- tion selon la qualité du mélange, et d'obtenir par exem- ple des éléments : a) à forte résistance à la compression avec une faculté d'isolement plus réduite, b) à grande faculté d'isolement avec une résis- tance à la compression plus réduite, c) à forte résistance à la compression avec une grande faculté d'isolement par addition de laitier de haut-fourneau et de ciment.
Un avantage particulièrement important consiste en ce que, selon l'invention, le laitier peut être pris à l'état liquide directement à la sortie d'un haut-four- neau pour être introduit dans cet état dans la briquete- rie, ce qui permet alors d'utiliser son énergie thermique et de le traiter pour l'utiliser lui-même.
Pour les diverses applications, il est égale- ment nécessaire d'utiliser les additions en grains de grosseurs différentes. D'une façon générale, le laitier de haut-fourneau destiné à être utilisé comme addition se présente en grains ayant des grosseurs allant de 1 à 10 mm, comme la lave et la pierre ponce, tandis que le lai- tier utilisé comme liant doit se présenter en grains n'ayant qu'une grosseur, inférieure à 1 mm, de préférence de 0 à 35/u .
Les additions légères telles que la pierre pon- ce, la lave et le laitier de hauts-fourneaux, qui doivent être introduites d'ans un mélangeur après leur lavage et criblage, ou même d'autres additions telles que le béton,
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Il est connu de durcir des éléments moulés frais daas une chambre humide alimentée par uns source de chaleur quelconque. Cette opération ne @@ffit cependant pas à l'obtention d'éléments de construction en béton léger pouvant être expédies imm@diatment et p@@s à l'utilisation, parce que cas éléments durcis contiennent
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d'un échangeur de chaleur, l'air très chaud et sec entrant par une extrémité du tunnel. Dans la deuxième moitié de ce tunnel en serpentin, les éléments moulés sont séchés à fond, et l'air chaud chargé de l'humidité résultant du séchage revient au point de départ à travers ia première moitié du tunnel de chauffage, dans laquelle cet air chaud et humide assure le durcissement pour retourner finalement à la source de chaleur. Il en résulte une économie de chaleur énorme qui.est capitale pour le rendement du pro- cédé selon l'invention.
L'ensemble du procédé comprend donc les opéra- tions consécutives suivantes :
1. Le transport, éventuellement le lavage, ensuite le broyage et le criblage des additions ainsi que leur mouillage et chauffage jusqu'à une température de 30 à 60 C.
2. Le mélange des additions chauffées avec les liants, et la distribution du mélange aux machines à mouler.
3. L'introduction et l'entraînement des élé- ments moulés dans une installation de durcissement con- nue en principe; dans laquelle un courant d'air très chaud et sec circule en circuit fermé d'une manière nou- velle et dans le sens opposé au cheminement des éléments moulés, ce courant d'air chaud sortant par l'orifice d'entrée des éléments pour être ramené à travers un échan- geur de chaleur vers la source de chaleur en vue de son séchage et de son réchauffage.
4. Le transport des éléments terminés vers le quai de chargement et d'expédition.
Le traitement de 50 à 100 -tonnes de matériaux exige pour les opérations de transport et de mélange environ 1 heure, tandis que le cheminement à travers
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l'installation de chauffage s'étend sur une durée de 6 heures, ce qui permet à trois équipes consécutives de produire environ 1500 tonnes de produits secs sous la forme d'éléments prêts au chargement et à l'exédition.
On peut également atteindre ce rendement en utilisant du laitier de haut-fourneau liquide comme constituant pour le mélange de départ.
Lorsqu'on utilise du laitier de haut-fourneau en grains ayant des grosseurs déterminées, notamment de 0 à 35 /u et de 1 à 10 mm, on peut économiser jusqu'à 90 % des liants usuels tels que le ciment de Portland.
La briqueterie pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention comprend essentiellement six groupes d'appa- reils :
I. Les appareils pour le transport des addi- tions et pour leur préparation, c'est-à-dire les appa- reils de lavage, de criblage, de broyage et de pulvérisa- tion.qui doivent fournir les grains ayant les grosseurs désirées.
II. Ces appareils sont suivis d'un appareil de chauffage préalable, qui peut être similaire à un tambour rotatif de calcination.
III. Le mélange chauffé formé par les additions, telles que la pierre ponce, la lave et le laitier de haut-fourneau, passe ensuite dans une cuve de distribu- tion communiquant avec les mélangeurs, dans lesquels sont introduits les liants préparés, c'est-à-dire le ciment de Portland et le laitier de haut-fourneau, ou ciment de haut-fourneau finement pulvérisé.
IV. Les mélangeurs sont reliés aux machines à mouler qui sont alimentées en mélange chaud par des dis- tributeurs secondaires, et équipées d'une manière connue en soi de moules à secousses. Devant les postes récep-
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teurs des éléments terminés passe un transporteur, de pré- férence à cages suspendues, dans lesquelles les éléments terminés sont déposés automatiquement.
V. Ces cages ainsi chargées cheminent ensuite à travers l'installation de durcissement et de séchage formée par le tunnel en serpentin, dans lequel un courant d'air chaud et see circule dans le sens opposé au chemi- nement des cages.
VI. La source fournissant l'énergie nécessaire est une centrale de force motrice, et une installation à haut-fourneau fournit éventuellement le laitier nécessai- re ainsi que la chaleur à récupérer dans ce laitier.
On doit ajouter les appareils auxiliaires tels que cribles, broyeurs, préparateurs de liant et doseurs de proportions, la source de chaleur récupérée avec son échangeur de chaleur, l'appareil destiné à faire circuler en circuit fermé l'air chaud et sec, l'appareil régula- teur¯de la température, de l'humidité, de la résistance à la compression de l'énergie engendrant les secousses, etc...
Lorsqu'on utilise le laitier de haut-fourneau, une partie importante de l'invention est également formée par le groupe du haut-fourneau fournissant ce laitier, une partie de ce laitier liquide étant alors utilisée pour la préparation d'une addition poreuse, tandis que l'autre partie est divisée en grains fins pour être uti- lisée comme liant. Le laitier liquide sortant du haut- fourneau est débarrassé autant que possible du fer et re- froidi brusquement dans une cuve d'eau. Les additions poreuses et les grains massifs destinés au liant se sépa- rent automatiquement, et les deux parties sont distri- buées aux mélangeurs après le criblage.
La vapeur d'eau dégagée pendant le refroidis-
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sement brusque du laitier est utilisée directement, ou introduite dans des accumulateurs ou des échangeurs de cha- leur; et on l'utilise pour le séchage et le durcissement, ce qui permet de réaliser une économie surprenante de com- bustible par rapport à la quantité nécessaire jusqu'ici.
Pour la récupération de la chaleur du laitier liquide par refroidissement brusque dans l'eau, on débar- rasse d'abord le laitier autant que possible du fer avant le refroidissement, parce que ce fer présente un risque d'explosion, l'eau étant décomposée par le fer en fusion.
Pour le traitement continu du laitier liquide et la récupération continue de sa chaleur sous la forme de vapeur, une autre particularité de l'invention consis- te en ce que l'introduction du laitier et de 11-eau dans la cuve de refroidissement brusque, ainsi que l'évacua- tion de la vapeur et du laitier solidifié de préférence chaud sont réglées automatiquement par des appareils de commande connus en soi."
L'opération du refroidissement brusque est de préférence précédée d'un réglage de la température du laitier encore liquide, ce qui permet d'obtenir des pro- duits à base de laitier ayant des propriétés différentes en fonction de la température, en partant de laquelle est effectué le refroidissement brusque.
Ainsi, en par- tant d'un laitier d'une température relativement élevée, par exemple d'environ 1400 C, on obtient par refroidis- sement brusque un produit spongieux. Le refroidissement brusque d'un laitier d'une température moyenne, par exem- ple d'environ 1300 C, donne un produit vitreux. Enfin le refroidissement brusque d'un laitier d'une tempéra- ture relativement basse, par exemple d'environ 12000 C, donne un produit cristallisé.
Pour l'utilisation du laitier liquide dans le
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procédé selon l'invention, on peut également diviser en plusieurs parties le laitier liquide sortant du haut-four- neau en vue de l'obtention de produits à base de laitier ayant des propriétés différentes. Les diverses parties de laitier sont ensuite séparément amenées à des niveaux de température différents.
De cette manière on peut obtenir simultanément et d'une manière continue des produits différents sans interruption du fonctionnement de l'installation, et sans modification des appareils de récupération, ce qui offre notamment cet autre avantage que les appareils de traite- ment complémentaires des différents produits peuvent travailler/sans interruption.
La briqueterie prise comme exemple est repré- sentée schématiquement sur le dessin annexé. les figures 1 et la montrent l'installation de manutention avec les appareils de criblage et de broyage I suivis d'un chauffeur II, d'un mélangeur et d'un distributeur III, tandis que les machines .à mouler IV sont disposées à l'étage le plus bas; - la figure 2 montre séparément le groupe III avec les mélangeurs et les distributeurs, - les figures 3 et 3a sont une vue en plan de l'installation comprenant le tunnel de durcissement et de séchage V; - la figure 4 montre l'installation précédant les groupes I et III et comprenant le haut-fourneau ainsi que les appareils destinés au refroidissement brusque, au criblage, au broyage et à la récupération de la cha- leur ;
- la figure 5 est une vue schématique en plan et montre certains détails de l'installation de refroi- dissement brusque du laitier de haut-fourneau; les figuras 1 et la représentent les groupes - lU -
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I,II,III et IV. Le groupe I comprend les silos 1 et 2 contenant les additions telles que la pierre ponce, la lave spongieuse, éventuellement d'autres additions comme le laitier de haut-fourneau. Des élévateurs 4 t 5 char- gent ces additions dans la trémie 7 combinée avec un ap- pareil de criblage. Les grains retenus, d'une grosseur supérieure à 1 - 10 mm, sont introduits dans le broyeur 8.
Les grains des additions réduits à la grosseur néces- saire descendent par une goulotte en pente 9 dans le tambour rotatif de calcination 10, qui les porte à une température de 30 à 60 C. Les additions sortant du tam- bour tombent dans un distributeur 11, duquel partent des transporteurs 12 aboutissant aux mélangeurs 14. En de- hors des additions, telles que la pierre ponce, la lave spongieuse, etc..., la trémie 7 reçoit également comme addition du laitier pulvérisé de haut-fourneau dans une proportion désirée. Ce laitier est chauffé avec les au- tres additions dans le tambour 10.
Les mélangeurs 14 re- çoivent d'un collecteur 3 du liant sous la forme de lai- tier de haut-fourneau finement pulvérisé, en grains d'une grosseur de 0 à 1 mm, de préférence de 0 à 35 /u , éven- tuellement un complément de ciment de Portland dans une proportion allant jusqu'à 10 % de la masse du liant.
Le mélange sortant des mélangeurs 14 est amené par les transporteurs 15 aux machines de moulage 16 équipées d'ap- pareils générateurs de secousses 18. Les éléments façon- nés par moulage dans ces machines sont empilés en 20.
Les éléments empilés sont chargés automatiquement dans les cages suspendues d'un transporteur 21, qui les fait cheminer dans le tunnel en serpentin 22 jusqu'à ce qu'ils arrivent à la fin du circuit fermé aux postes d'enlève- ment 23, où ils sont déposés sur le quai de chargement et d'expédition 24.
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Le laitier utilisé comme addition et comme liant arrive d'un haut-fourneau 33 par un conduit 34 dé- bouchant dans une cuve à eau 35. Le laitier passe préa- lablement dans des appareils destinés à le débarrasser du fer qu'il contient éventuellement, et qui seront décrits plus loin en regard de la figure 5. Le laitier liquide est brusquement refroidi dans la cuve à eau, et le laitier refroidi, mais encore chaud, est repris par un élévateur 36 qui le dépose sur un transporteur à courroie 37, duquel il tombe dans un appareil de criblage 38. Les gros grains retenus par le crible sont repris par un éléva- teur 39 et déposés sur un transporteur qui les fait pas- ser dans la trémie 7 du groupe I.
Les grains traversant le crible, d'une grosseur de 0 à 1 mm, et destinés à servir de liant, sont recueillis par un transporteur 40 qui les dépose dans un pulvériseur 41, qui reçoit égale- ment du ciment de Portland provenant de la trémie 42.
Le liant ainsi préparé, de préférence en grains d'une grosseur de 0 à 35 /u , passe par le conduit 43 dans le collecteur 3 du groupe III.
On a trouvé que le laitier de haut-fourneau finement pulvérisé est un excellent liant, et sert de constituant principal du liant dans le mélange de départ avec une proportion convenablement choisie de ciment de Portland, ce constituant principal pouvant être dosé en fonction de la résistance mécanique, de la faculté d'iso- lement, et de la durée de durcissement ainsi qu'il a été indiqué précédemment.
Les vapeurs (composées d'air et de vapeur d'eau) dégagées dans la cuve à eau 35 et dans les cuves 35a, 35b et 35c passent par les tuyauteries 44 du groupe V et les tuyauteries 44a, 44b et 44c dans l'échangeur de cha- leur 30, dans lequel ces vapeurs humides sont utilisées
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pour le chauffage de l'air sec, qui passe ensuite dans le chauffeur 32 pour être porté à la température néces- saire au séchage dans le tunnel de séchage et de durcisse- ment.
Cet air chaud entre dans le tunnel en serpentin par l'orifice de sortie des éléments moulés, et circule dans le sens opposé au cheminement de ces éléments, d'a- bord dans la deuxième moitié du tunnel 22 pour sécher les éléments durcis mais encore très humides, en absor- bant l'humidité dégagée de ces éléments, ensuite dans la première moitié, dans laquelle la vapeur humide assure le durcissement des éléments fraîchement moulés, qui dé- gagent ainsi un complément de chaleur. L'air chaud et humide sortant du tunnel passe par le conduit 31 dans l'échangeur de chaleur 30 pour être réchauffé, et pour repasser ensuite en circuit fermé dans le tunnel.
Pour que le fonctionnement continu de l'ensem- ble de l'installation soit bien assuré, le conduit dtar- rivée du laitier 34, le conduit d'entrée de l'eau et les tuyauteries de circulation 36 et 44 pour le laitier et les vapeurs sont munis de dispositifs régulateurs dépen- dants les uns des autres, et agencés d'une manière connue en soi (non représentée sur le dessin). Les vapeurs (com- posées d'air et.de vapeur d'eau) sont aspirées d'une manière continue dans la cuve 35. A cet effet on peut intercaler un ventilateur approprié ou un appareil si- milaire dans la tuyauterie 44.
Les différents appareils de contrôle et de commande sont installés dans un poste central. L'appa- reil 26, par exemple, sert au réglage de la résistance à la compression des éléments moulés, et il est relié à l'appareil 29 destiné à régler l'humidité des éléments.
L'appareil 27 sert ,Au contrôle et au réglage de l'inten-
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sité des secousses appliquées aux machines à mouler, tandis que l'appareil 28 contrôle et commande la tempéra- ture dans le tunnel en serpentin 22. En 45 est indiquée la centrale de force motrice faisant fonctionner toute l'installation, et qui permet éventuellement d'utiliser la chaleur récupérée dans le laitier, par exemple.
Ainsi qu'il a été indiqué précédemment on peut au besoin ajouter au mélange de pierre-ponce, lave, etc.. du laitier basique de haut-fourneau comme addition ou liant selon la grosseur des grains pour l'obtention d'une résistance suffisante à la compression et à la rupture des éléments terminés.
Par exemple, les propor- tions des différentes grosseurs des grains peuvent être les suivantes :
0 à 50 /u , environ 10 % (du poids de la masse totaledes additions)
50 à 200/u, environ 1%"
1 à 3 mm , environ 5 % "
3 à 10 mm , environ 15 % "
Au lieu de la grande quantité des liants usuels du commerce nécessaire jusqu'ici, il suffit donc d'ajou- ter 1 à 2 % du poids de la masse totale du mélange, ce qui représente une économie extrêmement importante dans l'industrie de la fabrication des éléments de construc- tion légers.
Le groupe III contient les mélangeurs qui sont de préférence prévus par paires, parce qu'il est néces- saire de les nettoyer et même de les réparer assez fré- quemment. Il est alors facile de mettre en circuit l'un ou l'autre des mélangeurs sans contrarier le fonctionne- ment de l'installation. Il en est de même en ce qui con- cerne les machines à mouler 16, 18 du groupe IV. Grâce
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au doublage de ces appareils, le fonctionnement continu de l'installation est assuré par leur utilisation alter- née.
La figure 5 est une vue en plan d'un disposi- tif pour le refroidissement brusque du laitier de haut- fourneau. Le haut-fourneau 33 est muni de la manière usuelle d'une tubulure de coulée 52 pour le fer, et d'un collecteur de coulée 34 pour le laitier.
Le collecteur 34 du laitier communique par trois tubulures 54, 55, 56 avec des bacs 57, 58, 59, dans lesquels le laitier liquide est amené à la tempéra- ture désirée avant le refroidissement brusque, et passe ensuite dans des cuves de refroidissement brusque corres- pondantes 35a, 35b, 35c.
On peut par exemple amener le laitier à 1400 dans le bac 57, à 1300 dans le bac 58, et à 1200 dans le bac 59 avant de le faire passer dans la cuve de re- froidissement brusque correspondante. Le laitier refroi- di est ensuite respectivement repris dans les cuves.
Pour les températures indiquées, la cuve 35a donne par exemple un laitier spongieux, la cube 35b un laitier vitreux et homogène, et la cuve 35c un laitier cristal- lisé.
Dans l'exemple représenté sur la figure, le collecteur 34 est formé par une partie élargie de la tu- ulure de coulée du laitier. Du fond de ce collecteur part également une tubulure complémentaire 53, tandis que les tubulures 54, 55, 56 sont raccordées à un niveau plus élevé.
La tubulure 53 sert à l'évacuation de la majeu- re partie du fer que contient encore le laitier. Grâce à sa densité plus grande, le fer se dépose dans le col- lecteur 34 et peut ensuite s'écouler par la tubulure 53, de sorte que le laitier passant dans les cuves de refroi-
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dissement brusque 35a, 35b, 35c ne contient tout au plus que des proportions insignifiantes de fer.
A l'opposé de ce que montre la figure schéma- tique, l'espace autour du haut-fourneau n'est fréquemment pas suffisant pour l'installation'destinée au refroidis- sement brusque du laitier. Le collecteur 34 est alors remplacé par des poches mobiles, munies dans le bas d'une tubulure similaire à la tubulure 53 et destinée à l'éva- cuation du fer. Ces poches mobiles sont alors vidées dans des bacs collecteurs séparés du haut-fourneau, cor- respondants aux bacs 57, 58, 59 destinés au refroidisse- ment préalable du laitier. Au lieu de munir les poches de tubulures pour l'évacuation du fer, on peut prévoir ces tubulures sur chacun des bacs, et ces derniers peu- vent même être complémentairement munis de ces tubulures partant du fond.
L'essentiel est que le laitier soit débarrassé de la majeure partie du fer avant le refroidis- sement brusque.
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