BE564539A

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Publication number: BE564539A
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Description

Il est connu d'accélérer considérablement des réactions Antre des bains de métaux et/ou des scories, d'une part, et des gaz d'autre part, ensoufflant le gaz considéré à travers le bain. De tels procédés de souffla- ge nécessitent des installations relativement compliquées et coûteuses. Par ailleurs, ils ne sont pas applicables dans chaque cas, par exemple dans celui de l'affinage de la fonte, avec de l'oxygène techniquement pur, car, en raison des températures de réaction élevées, les fonds des injecteurs seraient usés trop rapidement. C'est la raison pour laquelle on a proposé de souffler l'oxygène non à travers le bain en fusion, mais sur ce dernier , à partir du haut, en utilisant des lances refroidies par eau. Dans ce mode opératoire le déroulement des réactions est assez rapide, tant que le carbone brûle.

En raison de l'oxyde de carbone qui se développe pendant l'opération, on déclenche un mouvement violent du bain, mouvement qui provoque un échan- ge des masses à l'intérieur du bain. Toutefois, si la formation d'oxyde de carbone est insuffisante pour obtenir un tel effet de brassage, par exemple pendant la désilicification de la fonte Thomas, les réactions se déroulent alors très lentement.

Dans les procédés courants de soufflage par le haut, le liquide se trouve en général dans un récipient cylindrique au repos, par exemple dans une poche de fonte.'Quand on n'utilise qu'une seule lance, on souffle verti- calement sur le centre du bain. Dans le cas de deux ou de trois lances, on les dispose, quand on souffle dans la même direction, symétriquement, c'est- à-dire à égale distance du centre du bain, les lances étant également incli- nées par rapport à la surface du bain. Des essais faits sur des modèles ont montré que dans le cas d'une telle disposotiodes lances, l'énergie du gaz sous une haute tension, qui est éjecté, ne provioque qu'un faible mouvement du bain. Ceci explique les durées élevées de réaction lors de l'affinage de la fonte quand il se développe peu d'oxyde de carbone.

L'invention a pour objet un procédé pour le brassage pneumatique de liquides, plus particulièrement de bains de métaux et de scories, procédé-dans lequel l'énergie du ou des jets gazeux est mieux utilisée que jusqu'ici, pour un effet de brassage bien meilleur. Ce procédé est caractérisé par le fait que le jet gazeux est dirigé, suivant une direction inclinée, sur la surface du bain de telle manière que le liquide, en raison de la poussée produite par l'energie du ou des jets, est mis en rotation autour de son axe central.

Suivant un mode d'exécution, on obtient cet ef- fet en disposant une lance de soufflage, ou un groupe de lances agissant dans la même direction, sur un côté d'un diamètre du bain et parallèlement à ce diamètre (disposition asymétrique), ainsi que cela est représenté dans les figures 1 et 2 pour la lance "b". On peut également grouper hors du centre, deux ou plusieurs lances ou groupes de lances, de telle manière autour de l'axe vertical du bain, que chaque lance ou groupe de lances renforce l'action des autres lances ou groupes de lances. Une telle dis- position est représentée dans les figures 1 et 2 pour deux lances indivi- duelles, par les positions des lances b et c.

Les avantages du procédé de brassage conforme à l'invention ressor- tent des figures 3 à 5.

La figure 3 représente schématiquement le mouvement du bain lors du soufflage connu sur le centre du bain. Il se forme dans la section verticale du récipient cylindrique un tourbillon ovale qui, dans la direction du jet gazeux, se déplace d'abord vers le bas et ensuite vers le haut.

Par contre, dans le soufflage excentré suivant l'invention (fig. 4), le bain est mis vigoureusement en un mouvement circulaire, essentiellement horizontal. Dans ce mouvement, leliquide s'écoule, le long des parois, vers le bas où il se forme, au centre du bain, un tourillon dirigé vers le haut, transportant le liquide, au centre du bain, et suivant une trajectoire hé-

licoidale, du fond du récipient à la surface. On provoque,de ce fait dans le liquide un échange de masses bien meilleur que celui que l'on peut obte- nir avec le soufflage connu dirigé sur le centre du bain.

La preuve que l'effet de brassage suivant l'invention est plus parfait que le brassage obtenu à ce jour pour les procédés connus, ressort de la figure 5 indiquant les résultats des essais faits sur modèles.

Un récipient cylindrique en verre d'un diamètre intérieur de 203 mm a été rempli avec de l'eau jusqu'à une hauteur de 146 mm. Sous l'eau, on a disposé une couche de 70 cm3 d'éthylène glycol coloré en rouge, qui est plus lourd que l'eau. Sans brassage du bain, la couche d'éthylène glycol ne se mélange que très lentement avec l'eau qui se trouve au-dessus.

Le temps "t" nécessaire pour le mélange de l'eau avec l'éthylène glycol, jusqu'à l'homogénéité complète, est d'autant plus faible que le bain est brassé intensivement. Il est, en conséquence , une mesure pour l'effet de brassage pneumatique.

Sur la surface libre de l'eau, on a soufflé, à l'aide de deux lances parallèles entre elles et distantes l'une de l'autre de 35,5 mm, de l'air sous une pression de 60 mm demercure, à travers d'injecteurs ayant chacun un diamètre intérieur de 1 mm. Les essais ont été'effectués d'une part, avec une disposition symétrique des lances, et, d'autre part, avec une disposition unilatérale, excentrée (asymétrique) des .lances de soufflage dont les inclinaisons ont été modifiées dans une plage comprise entre 25 et 85 .

La figure 5,dans laquelle l'angle d'inclinaison a des jets gazeux- sur la surface du bain est porté en abscisse et les temps t pour l'obten- tion du mélange sont portés en ordonnées, permet de voir que les durées né- cessaires pour--le mélange sont bien plus courtes dans le cas du soufflage unilatéral excentré (asymétrique comme en B, A représentant la disposition symétrique).

Pour une inclinaison de 50 , la durée pour le mélange était de 21,5 minutes dans le cas de soufflage symétrique, et de 4,5 minutes seule- ment dans le cas du soufflage -asymétrique. L'efficacité du brassage était donc multipliépar le facteur de 4,8.

Ainsi, que cela a été prouvé par des essais poussés, on peut obte- nir, dans le liquide, un échange de masses particulièrement dans le cas du soufflage excentré (asymétrique), quand on respecte les conditions suivan- tes :
1 La poussée fournie au liquide par le ou les jets gazeux doit être aussi grande que possible. La poussée croit avec la pression du gaz et avec la section efficace de l'injecteur, et elle est d'autant plus grande que les injecteurs se rapprochent de la surface du bain. L'énergie nécessai- re pour la poussée dépend de la hauteur et du diamètre du bain, ainsi que de la densité et de la viscosité du liquide.

2 La distance entre une lance ou entre l'axe médian d'un groupe de lances et le diamètre d du bain , parallèle aux lances (diamètre mesuré en plan), doit être avantageusement égal à 0,1 à 0,2 d, et
3 L'angle d'inclinaison des lances doit être compris entre 25 et 60 .

4 Le brassage complet du bain augmente quand on utilise deux ou plusieurs lances situées d'une même côté dudit diamètre parallèle du bain, si la poussée augmente du centre vers la paroi.

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Le procédé suivant l'invention peut également être exécuté dans un récipient ayant une section ovale ou analogue. Dans ce cas on souffle avantageusement sur un côté du grand axe de l'ovale. L'invention englobe également le cas du brassage pneumatique de liquides par des jets gazeux ob- tenus par des lances plongeant dans le bain et dirigées de la manière décrite.

Le procédé suivant l'invention a prouvé son efficacité dans des essais industriels, par exemple dans la désilicification de fontes de Thomas. Il peut être appliqué à tous les cas où l'on doit accélérer des réactions entre liquides et gaz, ou mélanger pneumatiquement des liquides.

Claims

RESUME 1. Procédé pour le brassage pneumatique de liquides, en particu- lier de bains de métaux et de scories, dans des récipients de section ronde ou ovale et autres formes semblables, par utilisation de l'énergie cinéti- que du gaz que l'on souffle, au moyen de lances ou d'injecteurs sur ou sous la surface de ces bains,caractérisé par le fait que les jets gazeux sont dirigés sur ou dans le bain de manière telle que le bain est mis en rotation autour de son axe vertical.

2. Modes d'exécution d'un procédé suivant l,caractérisés par les points suivants pris séparément ou en combinaison a) Dans le cas de récipients ronds, le soufflage se fait avec une lance appropriée, ou avec un groupe de lances, sur un même côté d'un diamètre du bain et parallèlement à ce diamètre, alors que dans le cas d'un récipient ovale, le soufflage se fait unilatéralement et parallèlement à l'axe longitudinal de la section ovale. b) Le soufflage se fait avec deux lances de deux groupes de lances qui, dans le cas d'une disposition asymétrique, sont groupés de telle manière autour de l'axe vertical du bain, que chaque lance ou chaaue groupe de lance renforce la poussée produite par l'autre lance ou par l'autre groupe de lances.

c0 On utilise une disposition delances qui est telle que la di s tance, mesurée en projection horizontale, entre la lance ou l'axe médian du groupe de lances et le diamètre du bain, parallèle à cette lance ou à cet axe est égale à environ le dixième ou le cinquième de ce diamètre quand le récipient est rond, et égale au dixième ou au cinquième du petit axe quand le récipient a une section ovale . d) Les lances ou groupes de lances sont inclinés sur la surface du bain suivant un angle compris entre 25 et 85 de préférence entre 25 et 60 .