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L'invention due à Messieurs Stephen Esslemont Woods, et Leslie Jack Derham, est relative au transfert de vapeur de zinc d' un four à un condenseur, plus spécialement lorsque les gaz quittent le four contiennent du bioxyde de carbone..
Elle est en particulier applicable dans les fours souffles à zinc, dans lesquels la teneur en bioxyde de carbone est généra--. lement située dans la région de5 -12% avec 5 - 7% de zinc. Elle est également utile dans des fours électrothermiques, où la teneur en bioxyde de carbone est plus basse mais la -teneur en zinc est plus élevée..
De la vapeur de zinc et du bioxyde de carbone ne peuvent co- exister en équilibre stable qu'en présence d'oxyde de carbone,et au dessus d'une certaine température critique qui dépend de la com- position des gaz suivant la constante d'équilibre de la réaction :
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ZnO (solide) + 00 (gaz) = Zn (gaz) + CO2(gaz). (1) Cette constante d équilibre peut 'être représentée par :
K= (Zn0) $(CO2) dans laquelle (Zn) , (CO2) et (CO) représentent,chaque,la pres- sion partielle en atmosphères du gaz.
K varie avec la tem- pérature, comme suit :
EMI2.1
<tb> k <SEP> Températures <SEP> en <SEP> C
<tb>
<tb> 0,007 <SEP> 902
<tb>
<tb> 0,008 <SEP> 912
<tb>
<tb> 0,009 <SEP> 920
<tb>
<tb> 0,010 <SEP> 927
<tb>
<tb> 0,012 <SEP> 939
<tb>
<tb> 0,014 <SEP> 949
<tb>
<tb> 0,016 <SEP> 959
<tb>
<tb> 0,018 <SEP> 967
<tb>
<tb> 0,020 <SEP> 974
<tb>
<tb> 0,022 <SEP> 981
<tb>
<tb> 0,024 <SEP> 987
<tb>
<tb> 0,026 <SEP> 993
<tb>
<tb> 0,028 <SEP> , <SEP> 998
<tb>
<tb> 0,030 <SEP> 1004
<tb>
Avec un gaz contenant 5,3% Zn, 10% CO2 et 20% CO, k, = 053X 0,10/0,20 = 0,0265, de sorte que la température d'équilibre est
995 C.
Un tel gaz pourrait être produit dans un four souffler
Dans un four électrothermique, un gaz contenant 40% Zn, 2% CO2 et 50%CO, donne K = 0,4 x 0,02/0,5 = 0,016, de sorte que la tem- pérature d'équilibre est 959 0..
La température d'équilibre en dessous de laquelle de la vapeur de zinc peut etre oxydée par du bioxyde de carbone est d'ordinaire comprise entre 900 C et 1000 C ,variant avec la com- position des gaz.
La haut e température régnant au sommet d'une charge de four, qui est requise en vertu de la considération ci-dessus est un inconvénient dans un processus de four soufflé si l'on cherche à obtenir du plomb métal en plus du zinc, car il se pro-
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duit une volatilisation inutile de sulfure de plomb. Il a été constaté que la. réactiom:
EMI3.1
Zn + C02 = Zn0 + CO (2) c'est-à-dire la réaction inverse de la. réaction (1) ne se pro- duit que près des parois des carneau:;: de sortie.
La- présente intention consiste en un agencement de car- neau pour transférer de la vapeur de zinc d'un four à un conden- seur dans lequel les parois du carneau sont propres à être chauf- fées de façon à être maintenues à une température située au dessus de la température d'équilibre à laquelle de la. vapeur de zinc et du bioxyde de carbone gazeux,que l'on fait passer dans le carneau, peuvent rester en équilibre stable en présence d'oxyde de carbone.
Lorsque le carneau chauffé est utilisé par exemple sur un four soufflé, la température au sommet de la charge du four peut devoir être réduite à une valeur beaucoup plus basse que ce qui a été utilisé, pour éviter la re-oxydation de la vapeur de zinc dans le cas d'un four employé pour fondre du zinc seulement, c'est-à- dire pas pour du plomb..
Comme il est explique dans le brevet belge 531.514 des demanderesses, une basse tempéra-bure au sommet de la charge du four permet de réduire la volatilisation du sulfure de plomb. La. volatilisation du sulfure de plomb tout en réduisant la quantité de plomb qui peut être extrait de la base du four, agit également pour souiller le condenseur ,nécessitant son arrêt pour des opérations denettoyage.
On a fait en outre une autre constatation encore, savoir qu'en utilisant le carneau avec ses parois chauffées jusqu'au des- sus de la température d'équilibre, le four peut être conduit de manière que les gaz quittent la charge à une température bien en des- sous de la température d'équilibre ( à 800 C - 85C C).
L'invention consiste de plus, par conséquent ,en une méthode de transfert de vapeur de zinc d'un four à un condenseur, dans laque lle la surface de la charge dans le four est maintenue
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à une températùre telle que les gaz quittent la charge à ou en des. sous de la température d'équilibre à laquelle la vapeur de zinc et le bioxyde de carbone gazeux peuvent rester en équilibre stable, et sont transférés au condenseur par un carreau dont les parois sont chauffées à une température au dessus de la dite température d'équilible.
A l'effet d'assurer que les gaz quittent le four à la tem- pérature désirée (généralement 800 0 - 85000), les gaz sont extraits du niveau supérieur de la charge, et la partie métalli- fère de la charge n'est pas préchauffée trop haut; elle peut être introduite froide ou bien elle peut être préchauffée à une température ne dépassant pas 60000. Le coke de la charge est de préférence fortement préchauffé, à 800 C.- 1000 0..
Un avantage qu'il y a à réduire la température à laquelle les gaz quittent la charge à une valeur bien en dessous de la tempé- rature d'équilibre,est que la volatilisation du sulfure de plomb est réduite plus avant. D'autre avantages sont que la quan- tité de plomb métallique volatilisé est réduite, comme l'est éga- lement la quantité d'arsenic volatilisé..
Les parois du carneau de départ peuvent être chauffés,di- sons à 1000 C, ou au dessus.
L'invention consiste en outre en un agencement de fusion de zinc comprenant un four pour produire de la vapeur de zinc , un condenseur pour condenser la vapeur de zinc, un carneau pour transférer la vapeur de zinc du four au condenseur ,et des moyens pour chauffer le carneau à une température au dessus de celle des gaz qui le traversent. De préférence , le car- neau est établi en métal résistant à la chaleur et à la corro- sion.
L'invention est ci-aprèsdécrite en référence au dessin annexé, sur lequel :
Fig.1 est une coupe voiticalc par la ligne centrale ou 'axiale d'un four, carneau et condenseur con fourmes à l'inven-
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tion ; Fig.2 est une coupe suivant la ligne A-A de la fig.1
Le four 1 est relié au condenseur 2 à l'aide d'un. carneau 3, qui est fait d'un acier allié à 18,2% de chrome ,38,18 de niekel, 2,48 % de silicium , 1,02 % de manganèse, 0,03 % de cobalt et 0,08% decarbone.
Des gaz chauds produits par les brûleurs 4 sont passés autour du caineau 3 dans la chambre de combustion 5 pour le chauffer , et s'échappent par une cheminée d'évacuation de gaz penlus 6, sôus le contrôled'un regist re 7 .
:Le carneau même peut être libéré des bouchages ou obstructions s'il venait à s'en produire, par enlèvement dela plaque d'accès 8.
Le carneau 3 est de forme en T avec une section généralement horizontale et menant à une section généralement verticale , et il est établi en tube de section droite circulaire.. A son extrx- mité d'entrée ,le tube du cerneau est soudé à une partie à embouchure évasée ou en cloche 3a formée d'un alliage analogue , qui sépare la chambre 5 du four 1.
A l'extrémité supérieure de la barre en ? inclinée, le tube du carneau est soûle à une plaque de support 3b, qui repose sur la maçonnerie, tandis qu'à son extrémité inférieure le tube est soudéà une plaque à rebord 3c, , d ont le rebord plonge dansune ri- gole circulaire 9 pour former une fermeture entre la chambre 5 et le condenseur 2 ,et tolérer les dilatations.
Les gaz du four sont encore bien en dessous de leur tempéra- ture de re-oxydation lorsqu'ils ont traversé le carneau chauffé.
Ainsi, dans une expérience, les gaz n' ont été échauffée que de 10-15 C pendant leur passage h travers le carneau.
Il doit Être entendu que d'autres moyens de chauffage du carneau peuvent être utilisés. Ainsi, il peut être chauffé par chauffage par résistance électrique ou par chauffage par électro- induction.