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caractéristique* et avantages d'un procédé de traitement continu de composés ou minerais de métaux par utilisation d'un courant mobile de métal fondu. Lorsqu'il est destiné à la réduction des oxydes métalliques, ce procédé suggère l'introduction du minerai ou de l'oxyde au-dessous de la surface du courant fondu, la matière introduite contenant un métal qui est pratiquement celui du courant lui-même. La masse du courant forme en fait le milieu de réduction des minerais ou oxydes. La réduction est donc réalisée d'une façon très efficace étant donné le contact intime entre la matière introduite et la masse du courant. Un transfert thermique optimal entre le courant et la charge est ainsi obtenu pratiquement sans perte de chaleur.
On note ainsi qu'un courant qui circule dans une rigole formant une boucle fermée peut former le véhicule de traitement continu de minerais ou d'oxydes ou de particules métalliques, dans du métal fondu supplémentaire. Lorsque la matière de charge est placée dans le courant, du métal produit est retiré en un point
et du laitier peut aussi. être retiré en un autre. L'avantage le plus important de ce procédé est donc le rendement supérieur de transfert de chaleur de la source (le. courant) aux particules de la charge .(particules de métal, d'oxyde ou
de minerai) étant donné l'immersion de ces particules dans le courant de métal.
La demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 306 429 décrit les problèmes posés par le traitement des métaux, oxydes et minerais particulaires. L'utilisation industrielle des particules ne peut pas être réalisée car celles-ci ont tendance à flotter à la surface d'un bain fondu. En conséquence, ces particules sont mouillées et se dissolvent lentement notamment lorsque le bain fondu est statique. Du fait de ce mouillage lent, les particules ne peuvent pas pénétrer avec un débit important dans un bain sans congélation au point d'introduction. L'utilisation industrielle de tels métaux,, oxydes et minerais particulaires est donc pratiquement inexistante, et on n'utilise pas efficacement des sous-produits industriels courants tels <EMI ID=2.1>
La demande précitée de brevet vise la résolution de ce problème. Il concerne un procédé mettant en oeuvre des forces magnétiques agissant sur les particules métalliques afin que celles-ci soient chassées dans le courant fondu et à l'intérieur de celui-ci. Il concerne de plus le déplacement d'un courant de métal fondu qui peut décrire un trajet en boucle fermée dans lequel les particules de métal, d'oxyde et de minerai peuvent être introduites. Le champ magnétique provoque ainsi l'immersion de la charge dans la masse du courant et facilite la transmission de chaleur du courant aux particules étant donné l'immersion de la surface de ces dernières dans le courant.
La présente invention décrit un autre procédé assurant l'utilisation efficace des particules des minerais, des oxydes et des métaux. Il diffère du procédé précité en ce qu'il concerne essentiellement .le traitement de métal qui peut ne pas posséder une caractéristique magnétique.
Ce procédé concerne particulièrement le traitement des charges, des minerais et des composés ou concentrés de métaux non ferreux. Comme le procédé met en oeuvre un courant mobile de métal fondu déjà décrit dans le brevet précité, il faut noter que son principe s'applique à de nombreuses opérations de traitement de métaux telles. que par exemple la réduction, la fusion, l'affilage, le traitement métallurgique des minerais, l'alliage et autres. Ainsi,
le procédé de l'invention concerne le traitement des métaux n'ayant pas de caractéristiques magnétiques. Ce procédé permet l'introduction rapide dans un courant mobile de métal fondu, au-dessous.de la surface de celui-ci, de particules magnétiques et non magnétiques, de leur minerai et de leur concentré, ce procédé améliorant notablement le débit traité.
Plus précisément, l'invention concerne un procédé de réalisation sensiblement continua de nombreuses opérations de traitement auxquelles les particules et morceaux métalliques ou de minerais et composés ou concentrés de minerai peuvent être soumis. Plus précisément, l'invention concerne un procédé de réalisation continue de divers procédés métal-lurgiques à l'aide d'un courant mobile de métal fondu formant le milieu de traitement, par introduction de particules ou de minerais, de composés ou de concentrés dans un courant de métal. Par exemple, elle concerne la réduction, l'affinage, le traitement métallurgique..ou même la fusion.
L'utilisation industrielle des métaux, minerais ou concentrés particulaires a été notablement perturbée par l'impossibilité de l'introduction de particules dans un bain de métal fondu avec dissolution rapide. On sait que la vitesse d'introduction des particules métalliques dans un bain est déterminée par la vitesse de mouillage et de dissolution ultérieure des particules. Une introduction très lente dans un bain n'est pas rentable étant donné la perte continue de chaleur du bain lui-même et les coûts élevés de production <EMI ID=3.1> troduction des particules métalliques avec un débit très important provoque un abaissement de la température du bain au point d'introduction et des possibilités de congélation dans la zone d'introduction.
En conséquence, les procédés classiques de traitement des particules métalliques en vue d'une réduction, d'une fusion, d'un traitement métallurgique ou autre, sont pratiquement inexistants. Ceci est déplorable étant donné les avantages du traitement dans un bain fondu,
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par exemple sous forme d'un courant. L'un des avantages
les plus importants est l'excellente transmission de chaleur entre le bain et les particules. Comme la particule chargée est pratiquement immergée dans le bain, les pertes de chaleur dues aux particules elles-mêmes, couramment présentées par les particules qui ont tendance à flotter ou à rester
à la surface du bain étant donné leur faible poids, sont annulées.
Selon l'invention, des objets matériels sont placés à la surface du bain ou à son voisinage afin que la matière chargée, en général des particules métalliques, des minerais, des composés ou des concentrés, soit chassée sous la surface du bain. De cette manière, le mouillage lent et le traitement ultérieur peu rentable d'une matière de faible dimension sont évités en grande partie. Par exemple, on note que l'introduction des particules métalliques dans une masse de métal fondu mobile peut être accélérée sans risque de congélation dans la zone d'introduction de la charge.
L'invention concerne donc un procédé de traitement de manière continue et rentable d1 éléments de petite dimension tels que des particules de métaux et de minerais, oxydes et concentrés.
L'invention concerne aussi un procédé rendant maximale l'utilisation de la chaleur disponible dans un courant fondu, par mouillage accéléré des particules introduites,
à l'aide de forces agissant sur les particules métalliques
à la surface du courant.
L'invention concerne aussi un procédé de réduction, affinage, traitement métallurgique, alliage, fusion
ou autre traitement, de manière continue, de particules métalliques ou de minerais, concentrés ou composés.
Elle concerne aussi un procédé de traitement de particules métalliques et de minerais, composés et concentrés tel que la réduction d'une charge d'oxyde de fer en
fer fondu de manière continue...
Elle'concerne aussi un procédé de traitement efficace des métaux sous forme de particules, par exemple de minerais et composés concentrés de manière continue et efficace par utilisation d'un courant fondu et d'un dispositif matériel formant une barrière.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une élévation latérale en coupe partielle représentant un courant de métal fondu et un dispositif matériel formant une barrière, selon l'invention ;
-la figure 2 est une vue de bout de l'appareil de la figure 1 ;
- la figure 3 est une élévation latérale en coupe partielle représentant un courant de métal fondu coopérant avec un autre type de dispositif matériel formant une barrière selon l'invention ;
- la figure 4 est une élévation latérale représentant un courant de métal fondu coopérant avec un autre dispositif matériel formant une barrière ou appliquant une force, selon l'invention ;
- la figure 5 est une élévation latérale représentant en coupe partielle un courant de métal fondu coopérant avec un autre dispositif matériel formant une barrière selon l'invention ;
- la figure 6 est une élévation latérale représentant un courant de métal fondu coopérant avec un autre dispositif d'application d'une force selon l'invention ;
- la figure 7 est une vue en plan, avec des parties arrachées, dtun four avec lequel communique un courant de métal fondu, selon l'invention
- la figure 8 est une élévation frontale de la figure 7, en coupe partielle, avec des parties arrachées, comprenant un autre dispositif destiné à appliquer une force ;
- la figure 9 est une vue en plan d'un autre mode de réalisation de four qui communique avec un courant de métal fondu à deux extrémités ;
- la figure 10 est une coupe du four de la figure 9 par le plan repéré par la ligne 10-10, et elle représente un dispositif d'application d'une force ;
- la figure 11 représente schématiquement un autre four dans lequel la charge est introduite sous la surface dans un courant selon l'invention en vue d'une fusion ;
- la figure 12 est une vue en plan du four de la figure 11, suivant les flèches 9 ; et
- la figure 13 est une élévation latérale d'un autre mode de réalisation de l'invention dans lequel l'introduction sous la surface est destinée à assurer une réduction.
Dans le présent mémoire, le terme "concentrés" désigne les oxydes et minerais métalliques qui peuvent avoir été purifiés par retrait de la gangue et d'autres impuretés ; par exemple, on peut citer l'extraction du cuivre des minerais sulfurés de faible qualité, par concassage, broyage, classement, flottation et filtration. En outre, le terme "concentrés" se réfère de façon générale à un métal de carac-tère non magnétique, bien que, dans certaines applications, le concentré puisse contenir un métal de caractéristique magnétique. De plus, ce terme peut aussi désigner un composé de métaux, à moins qu'un tel composé soit spécifiquement désigné, lorsque ce composé peut être traité selon les procédés de l'invention. Le terme Il composé!' désigne les minerais ou concentrés tels que par exemple l'oxyde de fer.
L'expression "particules métalliques" ou le terme' "particules" se réfère notamment aux morceaux, fragments et autres déchets métalliques provenant des opérations de traitement de tout type et qui peuvent être utilisés comme ma-
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vention ; il peut s'agir notamment de déchets de perçage, ' de poinçonnage ou de morceaux découpés ou encore de copeaux métalliques.
L'expression "matière chargée", l'expression "charge de métal" et le terme "charge" désignent la matière qui doit être traitée dans le courant de métal fondu et recouvrent notamment les minerais métalliques, composés et concentrés ainsi que les particules métalliques.
Les oxydes désignent le cas échéant les oxydes synthétiques, c'est-à-dire par exemple les battitures ou briquettes, granulés, agglomérés et autres minerais enrichis ou agglomérés, ainsi que les oxydes ou métaux naturels, par exemple à l'état élémentaire naturel.
Les termes "opération" et "traitement" désignent plusieurs étapes de fusion ou métallurgiques appliquées aux minerais, composés et concentrés des métaux et aux particules métalliques et désignent notamment la réduction, le traitement métallurgique, l'affinage, l'alliage et la fusion, sans être limité à ces opérations.
L'un des procédés les plus efficaces et les plus rentables de mouillage et de dissolution des concentrés, composés et minerais métalliques est l'introduction sur une grande surface d'un courant de métal fondu qui se déplace constamment au niveau de la zone d'introduction. Suivant la vitesse de déplacement linéaire du courant ainsi que d'autres paramètres tels que la surface, la profondeur et analogue, le débit de matière chargée peut varier. En général, plus la vitesse linéaire à la surface du courant est élevée et plus le débit de charge peut être élevé.
Lorsque la quantité de matière de charge introduite dans le courant avant que la matière ait été entraînée par celui-ci est trop élevée, une congélation peut se présenter au point d'introduction étant donné la quantité insuffisante de chaleur disponible qui doit être transmise de la masse du courant à la masse de
la charge introduite. Pour cette raison, on peut obtenir une transmission optimale de la chaleur de la masse du courant à la matière chargée lorsque le courant a une turbulence interne et non pas un écoulement laminaire. Cette caractéristique s'applique notamment lorsque la matière de charge est un solide particulaire dont le poids spécifique est relativement faible par rapport à celui du courant si bien que les particules ont tendance à flotter à la surface et à être chassées du courant. L'utilisation d'un courant de métal fondu comme véhicule de traitement permet un traitement de quantités relativement importantes de charge par unité de temps en comparaison des procédés discontinus de traitement de masses fondues statiques qui forment le milieu de traitement de la matière chargée de façon continue.
Bien qu'un courant mobile de métal fondu puisse supprimer la congélation de la charge au point d'introduction, le problème de l'immersion de la charge au-dessous de la surface du courant n'a pas été résolu de îa çon satisfaisante jusqu'à présent. Dans les procédés qui nécessitent une transmission efficace de la chaleur du courant aux particules chargées ayant un poids spécifique inférieur à celui du courant, un procédé efficace met en oeuvre les principes considérés dans la suite. Ces principes comprennent essentiellement l'utilisation d'un dispositif matériel formant une barrière ou appliquant une force à la surface du courant afin que l'immersion de la charge au-dessous de la surface soit facilitée. La figure 1 représente un exemple d'appareil permettant l'obtention de cette caractéristique.
Un bain mobile 3 de métal fondu, sous forme d'un courant, peut être créé de diverses manières, par exemple à l'aide d'un transporteur
par induction ou par gravité. Le courant mobile 3 diffère d'un bain fondu statique en ce que la surface dans laquelle est introduite une charge est maintenue à température pratiquement constante, de façon pratiquement indépendante du débit de charge de matière. Le déplacement du bain sous forme d'un courant et non pas une simple agitation, est tel que le métal fondu voisin de la sone d'introduction est
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est notablement améliorée par le courant mobile étant donné l'élimination des possibilités de solidification ou de réduction de la viscosité dans le courant au niveau de la zone d'introduction, apparaissant normalement pour un trop grand débit de charge. L'utilisation d'un bain fondu se déplaçant uniformément dans une direction sensiblement cohérente sous forme d'un courant de métal fondu formant le véhicule de traitement ou le milieu de traitement, supprime pratiquement les restrictions imposées au débit de charge et permet l'utilisation d'un traitement continu.
Une trémie ou un autre dispositif convenable 5 de charge est placé. près du courant et introduit la matière 17 dans celui-ci. La charge peut être un concentré, un composé, un minerai, traitée par exemple par réduction ou fusion. Lors d'une réduction, l'agent réducteur utilisé pour le retrait de l'oxygène ou du soufre peut être introduit de la même manière que la charge ou peut déjà exister dans le courant ou dans le milieu placé au-dessus. D'autres agents qui conviennent tels que des fondants peuvent être ajoutés dans le courant et le chauffage peut être réalisé le cas échéant à tout emplacement convenable. La charge peut être aussi formée de particules métalliques comme décrit traitées par
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troduction de la charge à la surface du courant, il faut noter que les avantages de l'invention sont indépendants
du procédé de charge. En conséquence, la charge peut être introduite au-dessous de la surface ou autrement et le procédé peut être appliqué à la charge lorsqu'elle a tendance à flotter à la surface.
En outre, les figures 1 et 2 représentent un dispositif 7 formant une barrière matérielle, comprenant des tam- <EMI ID=8.1>
afin que leur surface circonférentielle 7a soit au contact
de la surface du courant 3 ou légèrement immergée dans celui-ci. Les tambours appliquent une force à la surface du courant et immergent la charge 17 lorsque celle-ci flotte
ou est proche de la surface. La charge 17 flotte normalement à la surface du courant ou près de celle-ci lorsque
son poids spécifique est inférieur à celui du métal fondu
du courant. Comme la charge n'est pas totalement immergée
dans le courant et totalement chauffée par celui-ci, elle
est mouillée lentement et se dissout lentement. Etant donné
la présence des tambours 7 ou d'un autre dispositif appliquant une force, la charge est introduite sous la surface du courant et est totalement immergée, si bien que la trans- mission de chaleur du métal fondu à la charge est maximale. Ainsi, les pertes de chaleur à partir de la charge sont pratiquement éliminées alors que l'absorption de chaleur par la charge est maximale.
Le courant 3 est destiné à s'écouler dans les limites d'une rigole ou d'un autre trajet déterminé. La rigole 11, comme décrit dans le brevet précité, peut transporter le courant de métal fondu entre deux points prédéterminés, par exemple deux fours non représentés, ou peut former un trajet continu ou sans fin, par exemple lorsqu'il forme un cercle
ou une autre boucle fermée. Dans ce dernier cas, la charge
17 peut être introduite de façon constante dans le courant
3 à un débit qui dépend d'un certain nombre de facteurs tels que la vitesse du courant, son volume, sa largeur, sa profondeur et le débit d'absorption de la matière de la charge par
la composition du courant. On note que l'immersion forcée
de la charge dans le courant sous les tambours 7 assure une exposition maximale de la charge à la chaleur du courant et facilite le mouillage, avec amélioration des forces de cohérence entre la charge et la masse du courant et réduction simultanée de la tendance de la charge à flotter si bien que, lorsque le courant et la charge ont dépassé les tambours, celleci a peu tendance à revenir à la surface. Etant donne les différences de compositions chimiques et de caractéristiques phy-siques des diverses charges, il peut être souhaitable que plusieurs tambours soient montés en série comme représenté sur la figure 1. Bien qu'un seul tambour suffise à l'obtention du résultat voulu, il faut noter que tout nombre de tambours ou d'autres dispositifs matériels formant une barrière, montés en série, peut être utilisé suivant les circonstances.
Les tambours 7 peuvent être montés de manière statique ou dynamique comme indiqué précédemment. Dans le dernier cas, les tambours peuvent être entraînés par la force appliquée par le courant ou par un moteur 13 dans le sens horaire ou anti-horaire suivant l'efficacité relative voulue. L'efficacité de l'immersion de la charge peut être influencée par
de nombreux facteurs tels que la dimension des particules ou morceaux de la charge, leur flottaison et d'autres paramètres qui peuvent être facilement observés lors de la mise en route. Lorsque les tambours doivent tourner dans le sens du courant lui-même, on constate qu'un mouillage efficace de la charge est obtenu lorsque les tambours tournent avec une vitesse circonférentielle qui diffère de la vitesse linéaire du courant lui-même. De cette manière, comme indiqué dans le brevet précité, la vitesse d'introduction de la matière au-dessous de
la surface du courant diffère de la vitesse du courant et
rend minimale l'accumulation de la charge à la surface du courant ou près du tambour 7. Lorsqu'il apparaît une telle accumulation, la rotation du tambour à une vitesse circonférentielle supérieure à celle du courant lui-même est souhaitable.
La figure 3 représente une variante dans laquelle le courant 3 peut constituer le véhicule de fusion ou de traitement d'une matière de charge comprenant des morceaux relativement gros, par exemple de la ferraille. Dans ce cas, la force d'immersion de la charge est appliquée par une paroi
107 résistante ayant une surface inclinée 107a se rapprochant de la surface du courant dans la direction de circulation de celui-ci. Le dispositif 105 de charge communique avec l'extrémité élevée de la paroi 107 et forme une. entrée 121 permettant la pénétration de la charge dans le courant et sa mise
en contact avec la surface inclinée 107a. Les forces coopérantes appliquées par la surface 107a et le courant 3 provoquent l'abaissement de la charge qui descend constamment et progressivement au-dessous de la surface du courant ; simultanément, une force constante d'usure est appliquée sur les particules métalliques repoussées contre la surface 107a par
le courant si bien que la charge est broyée de la même manière qu'avec une meule. A la fin de ce procédé de mouillage, la viscosité de la charge est proche de celle du courant jusqu'à ce que la force dtArchimède appliquée à la charge ne suffise plus pour qu'elle émerge à l'extrémité 123 de la paroi 107.
La figure 4 représente un autre mode de réalisation destiné au traitement d'une charge sensiblement continue d'une substance sous forme de petits morceaux ou particules. L'en- <EMI ID=9.1>
207a qui permet simplement l'éloignement de la charge du dispositif 205 d'introduction. La paroi 207-est placée à la surface du courant ou à son voisinage et entoure la charge
en la repoussant sous la surface, du fait de l'interaction ondulatoire de la masse du courant et des parois de la rigole
211.
La figure 5 représente une autre variante dans laquelle un dispositif analogue 305 de charge est destiné à transmettre une charge à un courant 3. Celui-ci se déplace uniformément dans un sens contre la surface d'une paroi 307 capable de se déplacer alternativement. Cette paroi 307 est articulée près de son extrémité aval 309 et elle se déplace verticalement à l'extrémité 310 afin que la matière de charge soit introduite par l'entrée 321 et sous la paroi 307 le long de celle-ci avec un débit choisi. La surface 307a
est destinée à venir au contact de la charge qui flotte et
à chasser celle-ci sous la surface du courant lors du passage le long de la paroi 307. Le déplacement de la paroi est commandé par un bras articulé 313 et la fréquence de déplacement dépend de la dimension relative des morceaux introduits, de la vitesse linéaire du courant, du débit massique ce celuici et du volume de charge introduit par unité de temps, ainsi que de la vitesse relative de mouillage et des propriétés
de flottaison de la charge entre autres.
La figure 6 représente une autre barrière accélérant le mouillage et le traitement de la matière introduite.
Plusieurs parois inclinées 416 décalées les unes par rapport aux autres permettent un dégagement de la matière chargée au cours du traitement et du mouillage initiaux, par rapport aux parois de la figure 3. Cette disposition facilite le mouillage et empêche l'accumulation et la congélation possibles de la matière chargée qui a un faible débit d'absorption de chaleur. La matière n'est pas facilement mouillée et
en conséquence elle a tendance à empêcher la charge continue dans le courant à moins que la paroi 407 soit destinée à permettre le passage intermittent mais continu de la matière. En outre, l'utilisation d'une série de surfaces inclinées telles que 407a donne à la charge une turbulence avantageuse à la fois dans le courant et contre les parois successives si bien que les particules sont brisées en morceaux plus petits, le transfert de chaleur étant ainsi amélioré.
La figure 7 représente un réservoir 701 de métal chaud entouré par les parois d'un four 702. Une paroi interne
703 de configuration semi-circulaire assure le déplacement du métal fondu dans le réservoir sans formation de zones statiques. La paroi 703 est ainsi destinée à faciliter le mouvement continu du métal chaud sous forme d'un courant.
Le four délimité par les parois 702 a de plus une entrée
705 et une sortie 707 permettant la communication avec une rigole 709. L'intérieur de celle-ci est destiné à former
un courant du métal fondu afin que le courant recircule constamment dans le réservoir. Plusieurs lances disposées convenablement au-dessus du courant introduisent la matière de charge. Un dispositif non représenté de charge peut aussi être disposé comme représenté sur la figure 1 au-dessus de la barrière 7 et en amont de celle-ci afin que la matière chargée puisse être introduite constamment dans le courant 3 et chassée sous la surface par la barrière 7 lors du déplacement du courant à l'entrée 705, la matière passant dans le réservoir 701 et s'échappant par ici sortie 707. La chaleur
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manière classique et le métal produit peut être coulé à tout emplacement convenable dans les parois 702. La matière peut être introduite en vue d'une fusion, d'une réduction ou d'un autre traitement continu. Par exemple, des particules de minerai ou de coricentré, préchauffées avantageusement et éventuellement préalablement mélangées avec la quantité de combustible carboné nécessaire pénètrent pneumatiquement ou d'une autre manière dans le courant 3 par des lances ou distributeurs 4 de poudre provenant de récipients 710. Le courant 3 de métal fondu passe dans la rigole 709 dans le sens horaire et s'écoule sous la commande d'un élévateur à induction placé sous le métal fondu ou d'une hélice recouverte d'un réfractaire ou d'un autre dispositif mécanique non représenté.
La force appliquée à la charge introduite dans le courant est due au gaz ou à l'oxygène sous pression soufflant la matière particulaire par les lances 4 au-dessous de la surface du courant. On a représenté les lances 4 aboutissant à une faible distance de la surface du courant afin que les matières particulaires et/ou les gaz injectés soient dirigés à la surface. Il faut cependant noter que les lances peuvent être disposées et réalisées afin qu'elles débouchent sous la surface du courant. Le laitier qui se forme sur le courant peut être retiré par un dispositif convenable de coulée non représenté.
En outre, il est clair que des fondants peuvent être ajoutés dans le courant avec le minerai particulaire ou les concentrés ou avec une autre charge. Un fondant même très fin peut être ajouté de façon convenable par une ou plusieurs lances.
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à réverbère du type utilisé pour le traitement métallurgique des concentrés de cuivre, ayant des parois internes 902. Contrairement aux fours classiques cependant, le four de la figure 9 a une extrémité 905 d'entrée et une extrémité 907 de sortie. Un courant continu de matte de cuivre 3 circule dans le four de l'entrée 905 à la sortie 907, et parcourt une boucle fermée dans la rigole 909. Des banquettes de concentré
900 de cuivre sont placées de part et d'autre du courant 3 de matte dans l'enceinte délimitée par les parois 902 (figure 10) afin que le courant 3 s'écoule entre le concentré et entraîne celui-ci par frottement avec accélération du transfert de chaleur du courant à la masse de concentré.
L'augmentation du débit de transfert de chaleur du courant
à la masse due au déplacement de la matte dans la banquette accélère beaucoup la vitesse de réaction chimique donc le débit de production. En outre, les concentrés de cuivre peuvent être introduits par le haut dans le courant comme . représenté sur la figure 1. Ils ont en général un poids spécifique inférieur à celui du courant et leur dissolution est facilitée par disposition de plusieurs tambours ou barrières 917 chassant le concentré ou la charge sous la surface
du courant et accroissant ainsi le débit de transfert de chaleur du courant à la masse des concentrés.
L'appareil des figures 9 et 10 peut avantageusement être utilisé avec grillage partiel des concentrés avant introduction dans le courant, celle-ci étant réalisée avec un débit réglé. Les concentrés partiellement grillés peuvent ainsi avoir une caractéristique magnétique. La disposition d'une source de champ magnétique sous la surface du courant assure l'introduction des concentrés dans le courant et sous celui-ci. La source de champ magnétique peut comprendre un aimant permanent ou peut être créée par un élévateur électromagnétique à induction dont le r8le primaire est le déplacement du courant. Comme indiqué précédemment, le mouvement peut être transmis à la matte autrement que par un élévateur à induction.
Un exemple de concentré utilisé dans l'appareil précité est. formé par des sulfures de cuivre partiellement grillés avant introduction dans le courant de matte. Le sulfure de cuivre pénètre avec un débit réglé et il est chassé dans le courant par une force magnétique ou par un dispositif ma-
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restants sont incorporés à la matte et le laitier se forme
à partir de la gangue et de l'oxyde de fer de la charge. La matte revient alors dans le four et normalement le laitier passe aussi dans le four. Non seulement le débit d'incorpora-tion du concentré dans la matte est élevé mais aussi la circulation de la matte dans le four facilite le déplacement de la matte par rapport aux banquettes et au laitier. La plus
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me de gaz évacué facilement utilisé pour un traitement ultérieur.
Les figures 11 et 12 représentent un autre mode de réalisation de l'invention. Une enceinte de four a des parois
1111 d'extrémité et des parois latérales 1112. Une paroi interne 1103 forme une cloison qui délimite une zone de four ayant une entrée 1105 et une sortie 1107. Un dispositif 1106
de charge peut comprendre une longue cheminée revêtue de réfractaire destinée à l'introduction de la charge, par exemple des déchets d'aluminium qui doivent être fondus.
Une source 1114 de chaleur maintient la matière introduite
ou les déchets à l'état fondu et un dispositif convenable
1116 forme un courant ét comprend par exemple des rouleaux menés comme décrit précédemment ou une pompe à induction ou
des hélices comme schématiquement représenté. Le dispositif
1116 est destiné à déplacer le métal fondu dans la construction analogue à un tunnel du dispositif 1105 de charge et transmet le courant à la sortie 1107 et dans le canal de
retour vers l'entrée 1105. Ainsi, un courant continu de métal fondu circule dans le tas de matière chargée, par exemple les déchets d'aluminium, et le transfert de chaleur entre le métal fondu et les déchets introduits est efficace. Simultanément, les gaz provenant du tas de charge sont transmis par
le dispositif 1106 de charge afin que l'humidité des autres matières volatiles soit retirée, si bien que la tendance à la formation d'écume est réduite. Le poids de la matière chargée elle-même suffit à l'application d'une force d'introduction des morceaux solides introduits au-dessous de la surface du courant. Dans une variante, lorsque la charge est
sous forme d'un oxyde particulaire qui doit être réduit,
elle peut être introduite dans le courant sous l'action du
poids de la charge elle-même dans la mesure où la masse ou
le poids de cette charge suffit à l'introduction de la matière dans le courant, au-dessous de la surface de celui-ci.
Une simple chute de la charge à la surface du courant ne suffit pas en général à l'obtention du mouillage et de la dissolution accélérés qui permettent un traitement d'un grand débit. En d'autres termes, il est essentiel que la matière de la charge soit introduite non seulement à la surface du courant mais dans celui-ci sous la surface afin que la matière soit totalement immergée dans le courant fondu, le transfert maximal de chaleur entre le courant et la charge . étant alors avantageusement utilisé au maximum. La figure 13 représenté une disposition dans laquelle la charge est introduite par une glissière ou un autre dispositif 1305 jusqu'audessous de la surface afin que, lorsque la charge quitte le dispositif d'introduction, elle soit immergée au-dessous de
-la surface du courant (voir aussi figures 11 et 12).
La charge peut par exemple être sous forme d'un minerai de fer en granulés ou sous forme d'autres oxydes métalliques qui doivent être réduits et qui, étant donné leur faible poids ou leur faible densité, ont tendance à flotter à la surface du courant. Une telle charge est introduite dans le courant par le dispositif de charge et elle est chassée au-dessous de la surface par le simple poids de la charge elle-même qui forme un tas dans la glissière ou le dispositif de charge sur une hauteur qui dépend de certaines caractéristiques du courant de métal fondu, par exemple de la vitesse du courant et des dimensions de celui-ci, à la partie inférieure du tas de matière de charge. Ainsi, cette dernière est introduite dans le courant 3 au-dessous de sa surface par la glissière ou un autre dispositif tel qu'une tuyauterie ou analogue.
L'oxyde granulaire peut être introduit dans le courant à froid ou
à l'état préchauffé par gravité ou le cas échéant il peut avancer sous la commande d'un transporteur à vis non représenté ou d'un autre dispositif, par exemple par mise en oeuvre d'un gaz inerte tel que l'azote, d'un gaz oxydant tel que l'air ou d'un gaz réducteur tel que le gaz naturel. La matière réductrice utilisée au cours de l'opération est un réducteur solide, liquide ou gazeux qui peut assurer une carburation du courant de métal fondu. Le réducteur peut comprendre diverses matières telles que notamment la poudre de coke, le pétrole, le charbon et le gaz naturel, et, comme indiqué précédemment, il peut pénétrer dans le courant séparément
ou en mélange avec le minerai ou l'oxyde à réduire. Un chauffage continu ou intermittent mais régulier peut être assuré, par exemple avec divers combustibles tels que notamment des huiles combustibles ou des gaz.Les produits gazeux chauds
de la combustion peuvent être utilisés pour le préchauffage du gaz contenant de l'oxygène.
Le procédé peut être mis en oeuvre dans l'appareil représenté sur la figure 13 pour le traitement de minerais et d'oxydes métalliques granulaires autres que le minerai de fer. Les minerais de chrome ou de manganèse peuvent remplacer le minerai de fer et sont traités de manière analogue afin que les constituants métalliques libres soient libérés et
se mélangent avec de l'éponge de fer sous forme de produits ayant la composition voulue. De manière analogue, des procé-
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vention. Par exemple, les procédés d'introduction décrits
en référence aux figures 9, 10 et 11, 12 peuvent être utilisés pour la formation de cuivre ou la fusion de déchets métalliques ou évidemment dans dtautres opérations de traitement.
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de divers modes de réalisation, que le procédé de l'invention améliore le traitement de la matière chargée par utilisation d'un bain mobile de métal fondu qui se déplace dans un sens déterminé, sous forme d'un courant qui forme la source de chaleur et en conséquence le véhicule de traitement de la matière chargée avec un débit constant. Le déplacement continu de la matière chargée sous la commande du courant formé dans un sens déterminé permet l'utilisation d'une force
de compression ou de résistance à la surface du courant afin que la charge pénètre efficacement sous la surface et utilise
<EMI ID=16.1>
sistance et/ou de compression décrites assurent ainsi le traitement accéléré de la matière introduite. Qu'il s'agisse d'un traitement tel qu'une réduction, par exemple pour l'élaboration du fer fondu à partir de l'oxyde de fer, ou qu'il s'agisse du traitement d'un alliage, tel que l'introduction du nickel ou d'un composé du nickel dans un courant métallique fondu ou encore qu'il s'agisse d'un traitement métallurgique, d'un affinage ou d'une simple fusion, le procédé de l'invention peut être adapté de diverses manières. On note facilement qu'il permet la mise en oeuvre de toute opération de traitement de façon pratiquement continue et donc très économique. L'utilisation d'un courant de métal fondu circulant sans fin, c'est-à-dire suivant une boucle fermée, permet le chauffage en un point quelconque afin que toute la masse métallique soit chauffée.
De manière analogue, d,es produits chimiques peuvent être introduits. Les sous-produits du courant tels que de la chaleur, peuvent être appliqués à la matière qui doit être chargée afin qu'elle soit préchauffée, et d'autres sous-produits tels que le laitier ou la gangue peuvent être facilement retirés par coulées
Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre.
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characteristic * and advantages of a process for the continuous treatment of compounds or ores of metals using a moving stream of molten metal. When intended for the reduction of metal oxides, this method suggests the introduction of the ore or oxide below the surface of the molten stream, the introduced material containing a metal which is substantially that of the stream itself. . The mass of the current actually forms the reduction medium for the ores or oxides. The reduction is therefore carried out in a very efficient manner given the intimate contact between the material introduced and the mass of the current. Optimal heat transfer between current and load is thus achieved with virtually no heat loss.
It is thus noted that a current which circulates in a channel forming a closed loop can form the vehicle for the continuous treatment of ores or oxides or of metallic particles, in additional molten metal. When the filler material is placed in the stream, produced metal is removed at a point
and slag can too. be withdrawn into another. The most important advantage of this process is therefore the higher efficiency of heat transfer from the source (the current) to the particles of the load (particles of metal, oxide or
of ore) due to the immersion of these particles in the metal stream.
United States Patent Application No. 306,429 describes the problems posed by the treatment of particulate metals, oxides and ores. The industrial use of the particles cannot be achieved because they tend to float on the surface of a molten bath. Consequently, these particles are wetted and dissolve slowly, especially when the molten bath is static. Due to this slow wetting, the particles cannot penetrate at a high rate into a bath without freezing at the point of introduction. The industrial use of such metals, oxides and particulate ores is therefore practically non-existent, and common industrial by-products such as <EMI ID = 2.1> are not effectively used.
The aforementioned patent application aims to solve this problem. It relates to a method using magnetic forces acting on the metal particles so that the latter are driven out in the molten stream and inside the latter. It further relates to the movement of a stream of molten metal which can describe a closed loop path in which particles of metal, oxide and ore can be introduced. The magnetic field thus causes the immersion of the charge in the mass of the current and facilitates the transmission of heat from the current to the particles given the immersion of the surface of the latter in the current.
The present invention describes another method for ensuring the efficient use of the particles of ores, oxides and metals. It differs from the above process in that it essentially relates to the treatment of metal which may not have a magnetic characteristic.
This process relates particularly to the treatment of fillers, ores and compounds or concentrates of non-ferrous metals. As the process uses a moving stream of molten metal already described in the aforementioned patent, it should be noted that its principle applies to numerous operations for treating such metals. as for example reduction, smelting, sharpening, metallurgical treatment of ores, alloying and others. So,
the process of the invention relates to the treatment of metals having no magnetic characteristics. This process allows the rapid introduction into a moving stream of molten metal, below the surface thereof, of magnetic and non-magnetic particles, their ore and their concentrate, this process significantly improving the throughput processed.
More specifically, the invention relates to a process for carrying out substantially continuous numerous treatment operations to which particles and pieces of metal or of ores and compounds or concentrates of ore can be subjected. More specifically, the invention relates to a method of continuously carrying out various metal-lurgical processes using a moving stream of molten metal forming the treatment medium, by introducing particles or ores, compounds or concentrates into a stream of metal. For example, it concerns reduction, refining, metallurgical treatment ... or even melting.
The industrial use of metals, ores or particulate concentrates has been notably disturbed by the impossibility of introducing particles into a bath of molten metal with rapid dissolution. It is known that the rate of introduction of metal particles into a bath is determined by the rate of wetting and subsequent dissolution of the particles. A very slow introduction into a bath is not profitable given the continuous loss of heat from the bath itself and the high production costs <EMI ID = 3.1> troduction of metal particles at a very high flow rate causes a lowering of the temperature of the bath at the point of introduction and the possibilities of freezing in the zone of introduction.
As a result, conventional methods of treating metal particles for reduction, melting, metallurgical treatment or the like are virtually non-existent. This is deplorable given the advantages of treatment in a molten bath,
<EMI ID = 4.1>
for example in the form of a current. One of the advantages
the most important is the excellent heat transfer between the bath and the particles. As the charged particle is practically immersed in the bath, the heat losses due to the particles themselves, commonly exhibited by particles which tend to float or stay
on the surface of the bath, given their low weight, are canceled.
According to the invention, material objects are placed on the surface of the bath or in its vicinity so that the charged material, in general metallic particles, ores, compounds or concentrates, is driven under the surface of the bath. In this way, the slow wetting and uneconomical subsequent processing of a small dimension material is largely avoided. For example, it is noted that the introduction of the metal particles into a mobile molten metal mass can be accelerated without risk of freezing in the zone of introduction of the charge.
The invention therefore relates to a process for the continuous and cost-effective treatment of small-sized elements such as particles of metals and ores, oxides and concentrates.
The invention also relates to a method making maximum use of the heat available in a molten stream, by accelerated wetting of the particles introduced,
using forces acting on metal particles
at the surface of the current.
The invention also relates to a method of reduction, refining, metallurgical treatment, alloy, smelting.
or other treatment, on a continuous basis, of metallic particles or ores, concentrates or compounds.
It also relates to a process for treating metallic particles and ores, compounds and concentrates such as the reduction of an iron oxide charge to
continuously melted iron ...
It also relates to a process for the efficient treatment of particulate metals, eg ores and concentrated compounds continuously and efficiently using a molten stream and a physical barrier device.
Other characteristics and advantages of the invention will emerge better from the description which follows, given with reference to the appended drawings in which:
FIG. 1 is a side elevation in partial section showing a stream of molten metal and a physical device forming a barrier, according to the invention;
FIG. 2 is an end view of the apparatus of FIG. 1;
FIG. 3 is a side elevation in partial section showing a stream of molten metal cooperating with another type of hardware device forming a barrier according to the invention;
FIG. 4 is a side elevation showing a stream of molten metal cooperating with another hardware device forming a barrier or applying a force, according to the invention;
FIG. 5 is a side elevation showing in partial section a stream of molten metal cooperating with another material device forming a barrier according to the invention;
FIG. 6 is a side elevation showing a stream of molten metal cooperating with another device for applying a force according to the invention;
- Figure 7 is a plan view, with parts broken away, of a furnace with which communicates a stream of molten metal, according to the invention
FIG. 8 is a front elevation of FIG. 7, in partial section, with parts broken away, comprising another device for applying a force;
FIG. 9 is a plan view of another embodiment of a furnace which communicates with a stream of molten metal at two ends;
FIG. 10 is a section through the oven of FIG. 9 on the plane marked by line 10-10, and it represents a device for applying a force;
- Figure 11 schematically shows another furnace in which the charge is introduced below the surface in a stream according to the invention with a view to melting;
- Figure 12 is a plan view of the furnace of Figure 11, along arrows 9; and
FIG. 13 is a side elevation of another embodiment of the invention in which the introduction below the surface is intended to provide reduction.
In the present specification, the term "concentrates" refers to oxides and metal ores which may have been purified by removal of gangue and other impurities; for example, one can cite the extraction of copper from low quality sulphide ores, by crushing, grinding, grading, flotation and filtration. Further, the term "concentrates" refers generally to a metal of a non-magnetic character, although in some applications the concentrate may contain a metal of a magnetic characteristic. In addition, this term can also denote a compound of metals, unless such a compound is specifically designated, when this compound can be treated according to the methods of the invention. The term He made up! ' denotes ores or concentrates such as, for example, iron oxide.
The expression "metallic particles" or the term "particles" refers in particular to pieces, fragments and other metallic waste resulting from treatment operations of any type and which can be used as materials.
<EMI ID = 5.1>
vention; it may in particular be drilling waste, punching or cut pieces or even metal shavings.
The expression "charged material", the expression "metal filler" and the term "filler" denote the material which is to be treated in the stream of molten metal and include in particular metal ores, compounds and concentrates as well as metal particles .
The oxides denote, where appropriate, synthetic oxides, that is to say for example scale or briquettes, granules, agglomerates and other enriched or agglomerated ores, as well as natural oxides or metals, for example in the natural elemental state .
The terms “operation” and “treatment” denote several smelting or metallurgical steps applied to ores, compounds and concentrates of metals and to metallic particles and denote in particular reduction, metallurgical treatment, refining, alloying and smelting, without being limited to these operations.
One of the most efficient and cost effective methods of wetting and dissolving metal concentrates, compounds and ores is the introduction over a large area of a stream of molten metal which constantly moves through the zone of. introduction. Depending on the linear displacement speed of the stream as well as other parameters such as area, depth and the like, the flow rate of charged material may vary. In general, the higher the linear velocity at the surface of the stream, the higher the charge rate can be.
When the amount of filler material introduced into the stream before the material has been entrained by it is too high, freezing may occur at the point of introduction due to the insufficient amount of available heat which must be transferred from the stream. mass of current to mass of
the load introduced. For this reason, optimum heat transfer from the mass of the stream to the charged material can be obtained when the stream has internal turbulence and not laminar flow. This characteristic applies in particular when the filler material is a particulate solid, the specific weight of which is relatively low compared to that of the stream, so that the particles tend to float on the surface and to be driven out of the stream. The use of a molten metal stream as a processing vehicle allows the treatment of relatively large amounts of feed per unit time as compared to the batch processes of treating static melts which form the treatment medium of the so loaded material. keep on going.
Although a moving stream of molten metal can suppress the freezing of the charge at the point of introduction, the problem of submerging the charge below the surface of the stream has not been satisfactorily resolved until now. 'now. In processes which require efficient transmission of heat from the stream to charged particles having a specific gravity lower than that of the stream, an efficient method employs the principles considered below. These principles essentially include the use of a physical device forming a barrier or applying a force to the surface of the stream so that the immersion of the charge below the surface is facilitated. FIG. 1 represents an example of an apparatus making it possible to obtain this characteristic.
A mobile bath 3 of molten metal, in the form of a stream, can be created in various ways, for example with the aid of a conveyor
by induction or by gravity. The moving stream 3 differs from a static molten bath in that the surface into which a charge is introduced is maintained at a substantially constant temperature, substantially independent of the feed rate of the material. The displacement of the bath in the form of a current and not a simple agitation, is such that the molten metal close to the introduction zone is
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is noticeably improved by the moving stream because of the elimination of the possibilities of solidification or reduction in viscosity in the stream at the level of the introduction zone, normally occurring at too large a feed rate. The use of a molten bath moving uniformly in a substantially coherent direction as a stream of molten metal forming the processing vehicle or processing medium, virtually eliminates the restrictions on the feed rate and enables use. continuous treatment.
A hopper or other suitable charging device is placed. near the current and introduces the material 17 into it. The feed can be a concentrate, a compound, an ore, treated for example by reduction or smelting. When reducing, the reducing agent used for the removal of oxygen or sulfur may be introduced in the same manner as the feed or may already exist in the stream or in the medium placed above. Other suitable agents such as fluxes can be added to the stream and the heating can be carried out if necessary at any suitable location. The filler can also be formed of metal particles as described treated by
<EMI ID = 7.1>
troduction of the charge at the surface of the current, it should be noted that the advantages of the invention are independent
of the charging process. Accordingly, the load can be introduced below the surface or otherwise and the method can be applied to the load when it tends to float on the surface.
In addition, Figures 1 and 2 show a device 7 forming a material barrier, comprising tam- <EMI ID = 8.1>
so that their circumferential surface 7a is in contact
of the surface of the stream 3 or slightly immersed in it. The drums apply a force to the surface of the current and submerge the load 17 when it floats
or is close to the surface. The charge 17 normally floats on or near the surface of the stream when
its specific gravity is lower than that of molten metal
current. As the load is not fully submerged
in the current and totally heated by it, it
wets slowly and dissolves slowly. Given
with the presence of the drums 7 or other force applying device, the charge is introduced below the surface of the stream and is fully submerged, so that the heat transfer from the molten metal to the charge is maximum. Thus, heat loss from the load is virtually eliminated while heat absorption by the load is maximum.
The stream 3 is intended to flow within the limits of a channel or other determined path. The channel 11, as described in the aforementioned patent, can carry the stream of molten metal between two predetermined points, for example two furnaces not shown, or can form a continuous or endless path, for example when it forms a circle.
or another closed loop. In the latter case, the load
17 can be constantly introduced into the current
3 at a rate which depends on a number of factors such as the speed of the current, its volume, its width, its depth and the rate of absorption of the material of the charge by
the composition of the current. We note that forced immersion
of the load in the current under the drums 7 ensures maximum exposure of the load to the heat of the current and facilitates wetting, with improvement of the coherence forces between the load and the mass of the current and simultaneous reduction of the tendency of the load to float so that when the current and the load have passed the drums, there is little tendency for it to come to the surface. Given the differences in chemical compositions and physical characteristics of the various charges, it may be desirable that several drums are mounted in series as shown in Figure 1. Although a single drum is sufficient to achieve the desired result, It should be noted that any number of drums or other physical barrier devices, mounted in series, can be used depending on the circumstances.
The drums 7 can be mounted statically or dynamically as indicated above. In the latter case, the drums can be driven by the force applied by the current or by a motor 13 in a clockwise or anti-clockwise direction depending on the desired relative efficiency. The efficiency of the load immersion can be influenced by
many factors such as the size of the particles or pieces of the load, their flotation and other parameters which can be easily observed during start-up. When the drums are to rotate in the direction of the current itself, it is found that effective wetting of the load is obtained when the drums rotate with a circumferential speed which differs from the linear speed of the current itself. In this way, as indicated in the aforementioned patent, the rate of introduction of the material below
the surface of the current differs from the speed of the current and
minimizes the build-up of charge on or near the stream surface 7. When such build-up occurs, rotation of the drum at a circumferential speed greater than that of the stream itself is desirable.
FIG. 3 shows a variant in which stream 3 can constitute the vehicle for melting or treating a feed material comprising relatively large pieces, for example scrap metal. In this case, the immersion force of the load is applied by a wall
107 resistive having an inclined surface 107a approaching the surface of the stream in the direction of flow thereof. The load device 105 communicates with the elevated end of the wall 107 and forms a. input 121 allowing the penetration of the load into the current and its
in contact with the inclined surface 107a. The cooperating forces applied by the surface 107a and the stream 3 cause the lowering of the load which constantly and gradually descends below the surface of the stream; simultaneously, a constant wear force is applied to the metal particles pushed against the surface 107a by
current so that the charge is crushed in the same way as with a grinding wheel. At the end of this wetting process, the viscosity of the load is close to that of the current until the Archimedean force applied to the load is no longer sufficient for it to emerge at the end 123 of the wall 107.
Figure 4 shows another embodiment for treating a substantially continuous charge of a substance in the form of small pieces or particles. The en <EMI ID = 9.1>
207a which simply allows the removal of the load from the introduction device 205. The wall 207-is placed on the surface of the current or in its vicinity and surrounds the load
by pushing it under the surface, due to the wave interaction of the mass of the current and the walls of the channel
211.
Fig. 5 shows another variation in which a similar charging device 305 is intended to transmit a charge to a current 3. This moves uniformly in one direction against the surface of a wall 307 capable of moving alternately. This wall 307 is hinged near its downstream end 309 and it moves vertically at the end 310 so that the filler material is introduced through the inlet 321 and under the wall 307 along the latter at a selected rate. Surface 307a
is intended to come into contact with the floating load and
in driving the latter under the surface of the current as it passes along the wall 307. The movement of the wall is controlled by an articulated arm 313 and the frequency of movement depends on the relative size of the pieces introduced, on the linear speed current, mass flow rate and volume of feed introduced per unit time, as well as the relative wetting rate and properties
load flotation among others.
FIG. 6 represents another barrier accelerating the wetting and the treatment of the material introduced.
Several inclined walls 416 offset from each other allow release of the loaded material during the initial treatment and wetting, relative to the walls of Figure 3. This arrangement facilitates wetting and prevents possible accumulation and freezing. charged material which has a low rate of heat absorption. The material is not easily wet and
therefore it tends to prevent continuous charging in the stream unless the wall 407 is intended to allow intermittent but continuous passage of material. In addition, the use of a series of inclined surfaces such as 407a gives the load an advantageous turbulence both in the current and against the successive walls so that the particles are broken into smaller pieces, the heat transfer thus being improved.
FIG. 7 represents a hot metal tank 701 surrounded by the walls of an oven 702. An internal wall
703 of semicircular configuration ensures the movement of molten metal in the tank without the formation of static zones. The wall 703 is thus intended to facilitate the continuous movement of the hot metal in the form of a current.
The oven delimited by the walls 702 also has an entrance
705 and an outlet 707 allowing communication with a channel 709. The interior thereof is intended to form
a stream of molten metal so that the stream constantly recirculates through the tank. Several lances suitably arranged above the stream introduce the charge material. A not shown charging device can also be arranged as shown in Figure 1 above the barrier 7 and upstream thereof so that the charged material can be constantly introduced into the stream 3 and driven under the surface by the barrier 7 during the movement of the current at the inlet 705, the material passing into the tank 701 and escaping through here outlet 707. The heat
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Conventionally, the produced metal can be poured at any convenient location in the walls 702. The material can be introduced for melting, reduction or other continuous processing. For example, particles of ore or coricentric, advantageously preheated and optionally mixed beforehand with the necessary quantity of carbonaceous fuel, enter the stream 3 pneumatically or in another way via lances or distributors 4 of powder coming from containers 710. The stream 3 of molten metal passes clockwise through channel 709 and flows under the control of an induction lift placed under the molten metal or a propeller covered with a refractory or other mechanical device not represented.
The force applied to the charge introduced into the stream is due to the pressurized gas or oxygen blowing the particulate matter through the lances 4 below the surface of the stream. The lances 4 have been shown ending at a small distance from the surface of the stream so that the particulate matter and / or the injected gases are directed to the surface. However, it should be noted that the lances can be arranged and produced so that they emerge under the surface of the current. The slag which forms on the stream can be removed by a suitable casting device, not shown.
Further, it is clear that fluxes can be added to the stream with the particulate ore or concentrates or with other feed. Even a very fine flux can be conveniently added by one or more nozzles.
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Reverberator of the type used for the metallurgical treatment of copper concentrates, having internal walls 902. Unlike conventional furnaces, however, the furnace of Figure 9 has an inlet end 905 and an outlet end 907. A direct current of copper matte 3 circulates in the furnace from inlet 905 to outlet 907, and travels through a closed loop in channel 909. Concentrate banks
900 copper are placed on either side of the stream 3 of matte in the enclosure delimited by the walls 902 (figure 10) so that the stream 3 flows between the concentrate and drives it by friction with acceleration of the heat transfer from the current to the mass of concentrate.
Increasing the heat transfer rate of the current
to the mass due to the displacement of the matte in the bench greatly accelerates the rate of chemical reaction and therefore the production rate. In addition, copper concentrates can be introduced from above into the stream as. shown in figure 1. They generally have a specific gravity lower than that of the current and their dissolution is facilitated by the arrangement of several drums or barriers 917 driving the concentrate or the charge under the surface.
of the current and thereby increasing the rate of heat transfer from the current to the mass of the concentrates.
The apparatus of FIGS. 9 and 10 can advantageously be used with partial roasting of the concentrates before introduction into the stream, this being carried out with a controlled flow rate. Partially roasted concentrates can thus have a magnetic characteristic. The arrangement of a magnetic field source below the surface of the current ensures the introduction of concentrates into and under the current. The source of the magnetic field may include a permanent magnet or may be created by an electromagnetic induction booster whose primary role is the displacement of current. As stated previously, motion can be transmitted to the mat other than by an induction lift.
An example of a concentrate used in the above apparatus is. formed by partially roasted copper sulphides before introduction into the matte stream. The copper sulphide penetrates with a controlled flow and is driven out into the current by a magnetic force or by a ma-
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remainder are incorporated into the matte and the slag is formed
from the gangue and the iron oxide of the charge. The matte then returns to the oven and normally the slag also passes into the oven. Not only is the rate of incorporation of the concentrate into the matte is high, but also the circulation of the matte in the oven facilitates the movement of the matte relative to the benches and to the slag. Most
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me of exhaust gas easily used for further processing.
Figures 11 and 12 show another embodiment of the invention. An oven enclosure has walls
1111 end and side walls 1112. An inner wall 1103 forms a partition which delimits a furnace zone having an inlet 1105 and an outlet 1107. A device 1106
The charge may include a long chimney lined with refractory for the introduction of the charge, for example scrap aluminum which is to be melted.
A heat source 1114 maintains the material introduced
or the molten waste and a suitable device
1116 forms a current and comprises for example rollers driven as described above or an induction pump or
propellers as shown schematically. The device
1116 is intended to move molten metal in the tunnel-like construction of the charging device 1105 and delivers current to output 1107 and into the
return to inlet 1105. Thus, a direct current of molten metal flows through the pile of charged material, for example aluminum scrap, and heat transfer between the molten metal and the introduced waste is efficient. At the same time, the gases from the charge pile are transmitted through
charging device 1106 so that moisture from other volatiles is removed, so that the tendency to scum is reduced. The weight of the loaded material itself is sufficient to apply an introductory force to the solid pieces introduced below the surface of the stream. Alternatively, when the load is
in the form of a particulate oxide which must be reduced,
it can be introduced into the current under the action of
weight of the load itself insofar as the mass or
the weight of this charge is sufficient for the introduction of the material into the current, below the surface thereof.
A simple drop in charge at the surface of the stream is generally not sufficient to achieve the accelerated wetting and dissolution which allows high flow rate treatment. In other words, it is essential that the material of the charge is introduced not only to the surface of the stream but into it below the surface so that the material is fully immersed in the molten stream, the maximum heat transfer between current and load. being then advantageously used to the maximum. Figure 13 shows an arrangement in which the load is introduced by a slide or other device 1305 to below the surface so that when the load leaves the introducer it is submerged below the surface.
-the surface of the current (see also figures 11 and 12).
The filler can, for example, be in the form of granulated iron ore or in the form of other metal oxides which must be reduced and which, due to their low weight or low density, tend to float on the surface of the stream. . Such a load is introduced into the current by the load device and is driven below the surface by the simple weight of the load itself which forms a pile in the slide or the load device to a height which depends. certain characteristics of the stream of molten metal, for example the speed of the stream and the dimensions thereof, at the bottom of the pile of filler material. Thus, the latter is introduced into the stream 3 below its surface by the slide or another device such as a pipe or the like.
The granular oxide can be introduced into the cold stream or
in the preheated state by gravity or, where appropriate, it can advance under the control of a screw conveyor not shown or of another device, for example by using an inert gas such as nitrogen, d an oxidizing gas such as air or a reducing gas such as natural gas. The reducing material used in the operation is a solid, liquid or gaseous reducing agent which can provide carburization of the molten metal stream. The reducing agent can include a variety of materials such as coke powder, petroleum, coal, and natural gas, and as previously noted, can enter the stream separately.
or mixed with the ore or oxide to be reduced. Continuous or intermittent but regular heating can be provided, for example with various fuels such as in particular fuel oils or gases.
combustion can be used for preheating the oxygen-containing gas.
The process can be carried out in the apparatus shown in Fig. 13 for the processing of ores and granular metal oxides other than iron ore. Chromium or manganese ores can replace iron ore and are processed in a similar way so that free metallic constituents are released and
mix with the iron sponge in the form of products having the desired composition. Similarly, procedures
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vention. For example, the methods of introduction described
with reference to Figures 9, 10 and 11, 12 can be used for the formation of copper or the smelting of scrap metal or obviously in other processing operations.
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of various embodiments, that the method of the invention improves the treatment of the charged material by using a moving bath of molten metal which moves in a determined direction, in the form of a current which forms the heat source and accordingly the vehicle for processing the loaded material at a constant rate. The continuous movement of the loaded material under the control of the current formed in a determined direction allows the use of a force
of compression or resistance to the surface of the current so that the load effectively penetrates below the surface and uses
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The resistance and / or compression described thus ensure the accelerated treatment of the material introduced. Whether it is a treatment such as reduction, for example for the production of molten iron from iron oxide, or whether it is the treatment of an alloy, such as the introduction of nickel or a nickel compound into a molten metal stream or even whether it is a metallurgical treatment, refining or simple melting, the process of the invention can be adapted in various ways. It is easily noted that it allows the implementation of any treatment operation in a practically continuous manner and therefore very economical. The use of a stream of molten metal circulating endlessly, i.e. in a closed loop, allows heating at any point so that all of the metal mass is heated.
Similarly, chemicals can be introduced. Current byproducts, such as heat, can be applied to the material to be charged so that it is preheated, and other byproducts such as slag or gangue can be easily cast off.
It is understood that the invention has been described and shown only by way of preferred example and that any technical equivalence can be provided in its constituent elements without however departing from its scope.