BE876433A - Four de fusion a chauffage electrique destine a des matieres minerales agressives presentant une courbe de viscosite a forte pente - Google Patents

Four de fusion a chauffage electrique destine a des matieres minerales agressives presentant une courbe de viscosite a forte pente

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BE876433A
BE876433A BE6/46837A BE6046837A BE876433A BE 876433 A BE876433 A BE 876433A BE 6/46837 A BE6/46837 A BE 6/46837A BE 6046837 A BE6046837 A BE 6046837A BE 876433 A BE876433 A BE 876433A
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BE
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BE6/46837A
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H Pieper
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Sorg G M B H & Co K G
Eurofours Sa
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/02Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture in electric furnaces, e.g. by dielectric heating
    • C03B5/027Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture in electric furnaces, e.g. by dielectric heating by passing an electric current between electrodes immersed in the glass bath, i.e. by direct resistance heating
    • C03B5/0275Shaft furnaces

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Description


  FOUR DE FUSION A CHAUFFAGE ELECTRIQUE DESTINE A DES MATIERESMINERALES AGRESSIVES PRESENTANT UNE COURBE DE VISCOSITE A FORTE

  
La présente invention concerne un four de fusion

  
à chauffage électrique destiné en particulier à la fusion de matières minérales fortement agressives, présentant des courbes de viscosité à forte pente, constitué par une maçonnerie en matériaux réfractaires soutenue par une ossature et comportant des électrodes pour amener de l'énergie électrique au.

  
bain fondu- ainsi que des moyens pour déposer un mélange de matières sur le bain de fusion.

  
Depuis longtemps, des matières minérales et en particulier des verres subissent une fusion dans des bassins de fusion opérant sous un chauffage électrique intégral. Ces bassins de fusion qualifiés de bassins classiques présentent cependant l'inconvénient qu'ils ne permettent pas de traiter des bains fortements agressifs, par suite de leur construction et qu'en particulier il n'est pas possible de fondre des mélanges qui présentent un point de fusion relativement élevé et qui de plus se caractérisent par une conductivité relativement faible et par une courbe de viscosité à très forte pente.

   On entend par courbe de viscosité à forte pente, le fait que des modifications de température réduites entraînent des modifications de viscosité importantes, c'est-à-dire que contrairement aux verres classiques, les valeurs de viscosité se modifient pour atteindre un état très fluide déjà sous l'influence d'accroissement de température très réduit. Un autre inconvénient des mélanges du type

  
mentionné consiste dans le fait qu'on ne peut pas avoir recours 

  
à des techniques de fusion purement classiques c'est-à-dire 

  
avec chauffage par brûleurs, du fait que les possibilités de  rayonnement sont très faibles; ceci a pour conséquence que pour  des épaisseurs de couches faibles inférieures à 10 cm, il se  produit déjà une absorption prononcée du rayonnement et que les  couches inférieures ne sont par conséquent pas suffisamment  chauffées. 

  
La présente invention vise par conséquent à fournir  un bassin de fusion pour la fusion des mélanges précités difficilement..fusibles, et qui permet en particulier de réaliser la fusion d'un mélange de cendres volantes, de chaux et éventuellement de sable, qui subit ultérieurement un frittage.

  
Il convient qu'un four selon l'invention soit particulièrement bien adapté aux exigences qu'il lui sont imposées et qu'il soit possible, malgré l'agressivité du bain de fusion de réaliser une durée de vie suffisamment prolongée; malgré le

  
rapport viscosité-température défavorable, il doit être aussi possible de réaliser une profondeur de bain de fusion suffisante et un prélèvement régulier de la masse fondue. Des mélanges de la composition précitée tels que par exemple ceux qui selon le

  
brevet allemand 2 122 027 sont transformés ultérieurement en ciment après leur fusion, étaient considérés jusqu'à présent comme

  
non fusibles à l'échelle industrielle. Un but particulier que s'assigne l'invention est par conséquent de fournir un four de fusion qui rend économiquement possible la fusion à l'échelle industrielle, l'exploitation du four étant suffisamment sûre pour que du personnel non entraîné puisse l'utiliser dans les pays en voie de développement, malgré que la composition du mélange fondre puisse être différente de cas en cas.

  
Le but ainsi visé est résolu dans un four du type mentionné ci-dessus du fait que des électrodes présentant une longueur relativement importante pénètrent dans le bain de fusion et qu'au milieu du bassin de fusion, est disposée une sortie d'évacuation pourvue d'une ouverture centrale qui pénètre vers le haut dans le bain et dont le bord supérieur s'étend en-dessous de la surface du bain à proximité de celle-ci.

  
Avantageusement, le four présente en plan la.forme

  
d'un cercle ou d'un polygone régulier avec un grand nombre d'angles et, en vue de créer une zone périphérique plus froide de la charge du four afin de préserver le matériau de revêtement, la paroi

  
du four dans la zone du bain de fusion peut, de bas en haut, être inclinée vers l'extérieur et au-dessus du bain de fusion peut s'étendre ensuite verticalement.

  
Pour éviter une corrosion trop importante dans la zone de la sortie d'écoulement c'est-à-dire dans la zone où la matière fondue est prélevée, cette zone présente dans sa partie supérieure des canaux s'étendent vers le haut et inclinés de l'extérieur

  
vers l'intérieur, qui se terminent au-dessus sous la surface au bain de fusion, à proximité de celui-ci dans une ouverture centrale

  
de la sortie d'écoulement. Le montage et l'ouverture centrale s'étendent jusqu'à la hauteur d'une couverture tournante.

  
En dessous de l'ouverture d'écoulement, on peut disposer des brûleurs à gaz ou à huile, dont les gaz de combustion peuvent circuler vers le haut dans l'ouverture centrale. Selon une autre forme d'exécution, on peut disposer des éléments chauffants suspendus dans l'ouverture centrale.

  
Afin d'éviter des zones chaudes dans les zones périphériques, les électrodes sont avantageusement glissées dans

  
le fond du bassin et sont disposées en au moins deux anneaux concentriques par rapport à la sortie d'écoulement à distance importante de celle-ci et de la paroi extérieure.

  
Pour amener le mélange à fondre dans les zones comprises entre la paroi extérieure et la sortie d'écoulement,

  
le four est avantageusement recouvert par une couverture tournante, qui comporte des ouvertures et des moyens pour distribuer le

  
mélange à fondre sur le bain fondu selon les exigences. Cette :couverture tournante peut permettre facilement une réparation de la sortie d'évacuation sans devoir retirer-la couverture et comporter sous le recouvrement de la sortie d'évacuation une partie intermédiaire facile à retirer, sans contact avec les matières d'alimentation.

  
Le principe de cette couverture tournante est décrit

  
en détail dans la demande de brevet européen 78 200 395.8, au nom Sorg GmbH & Co. KG, et une description détaillée n'est par conséquent pas nécessaire.

  
L'invention sera décrite plus en détail à l'aide

  
d'un exemple d'exécution préféré de l'invention, en regard / des dessins annexés. Ceux-ci illustrent ce:aui précède et représentent:! Figure 1,.une vue schématique du four selon l'invention en coupe  verticale;  Figure 2, une coupe schématique dans le four de la figure,1 1 dans un plan horizontal et Figure 3, une coupe schématique pour représenter la conception de la sortie d'évacuation centrale du four. 

  
Le bassin de fusion selon l'invention pour ce qui

  
concerne essentiellement les parties de paroi qui entrent en

  
contact avec le bain fondu ou le mélange ramolli, est constitué

  
en éléments de magnésite-chrome, dans le cas où l'on n'utilise pas

  
des éléments d'oxyde de chrome. Il est apparu que ces matériaux lorsqu'ils ne sont pas soumis à l'influence d'une température

  
trop élevée, c'est-à-dire à des températures qui ne sont pas

  
 <EMI ID=1.1> 

  
suffisante pour réaliser une exploitation satiafaisante du four. Un élément essentiel est cependant dans ce cas que la distance des électrodes par rapport aux parois soit de toute manière suffisamment importante pour garantir qu'il se forme à la paroi un bain fondu froid ou un verre froid, et éventuellement même une phase cristallisée.

  
Dans le cadre de l'invention, le bain fondu peut être également qualifié de verre, du fait que le mélange fondu est constitué dans une grande proportion de verre.

  
Le processus de réalisation d'une zone froide aux  parois et au-dessus du fond du four peut être entretenu du fait qu'à l'aide de la couverture tournante pour l'alimentation de la matière vitrifiable, la plus grande partie de la matière est amonée à la périphérie extérieure, de manière que lorsqu'il se

  
f produit un ramollissement dans la zone périphérique, le matériau

  
 <EMI ID=2.1> 

  
zone soit à nouveau remplie par de la matière non fondue.

  
Par suite des courbes de viscosité à forte pente

  
 <EMI ID=3.1> 

  
du bassin, une tour en élément d'oxyde de chrome, qui est constituée de blocs individuels et qui est ensuite alésée.

  
La tour ou sortie d'évacuation 6 présente à proximité du passage central 7 s'étendant verticalement, un certain nombre de canaux 8 s'étendant de manière inclinée de l'extérieur vers l'intérieur en montant et qui débouchent dans l'ouverture centrale.

  
De cette manière, on empêche qu'une matière éventuellement non fondue soit entraînée avec le bain fondu

  
hors de la couverture de mélangè à fondre. Il convient de noter cependant que selon l'invention, une certaine quantité'

  
de matière non fondue de l'ordre d'environ 5 % au maximum peut être prélevée en même temps que le bain fondu.

  
La construction du four de fusion selon l'invention . est classique, c'est-à-dire que la maçonnerie de la paroi du four et le fond du four sont maintenus par une ossature de soutien extérieure en poutrelles de fer ou d'acier convenables.

  
La maçonnerie est représentée par le repère 1 et l'ossature-par le repère 2. Dans le four se trouve la zone du bain fondu 3 sur lequel le mélange vitrifiable 4 est amené. Les électrodes 5 sont disposées en un ou plusieurs anneaux concentriques autour de la sortie d'écoulement 6;eLles passent dans le fond du four

  
et pénètrent sur une hauteur relativement importante dans le bain fondu, c'est-à-dire plus de la moitié de la hauteur de celui-ci. Du fait que pour les électrodes, la zone de densité d'énergie  <EMI ID=4.1> 

  
la paroi et la sortie d'écoulement, ce qui a pour résultat que  la température de fusion nécessairement élevée n'est pas atteinte 

  
 <EMI ID=5.1> 

  
thermique suffisante.. Le mélange à fondre et le bain fondu  constituent par conséquent une couche protectrice dont la 

  
température va décroissante vers l'extérieur, de manière que la  température des parois ne dépasse en aucun cas la valeur admissible. 

  
 <EMI ID=6.1> 

  
oxyde de chrome, et peut par conséquent subir une contrainte  thermique plus élevée que les éléments en magnésite-chrome dont  le fond et la paroi du four sont de préférence constitués.. 

  
Les électrodes 5 à utiliser présentent un diamètre  relativement important de l'ordre de 60 à 80 mm et sont pourvues 

  
d'un refroidissement interne, ce qui est connu en soi. Le montage 

  
et la connexion des électrodes sont réalisés de manière que

  
des électrodes voisines sont montées en phases différentes, de

  
manière qu'un flux de' .courant.: principal s'effectue toujours

  
d'une électrode vers sa voisine. Par cette mesure, l'énergie est pratiquement toujours libérée en anneaux concentriques afin de

  
ne pas surcharger thermiquement le zone d'écoulement.

  
Pour réaliser une température de fusion suffisamment élevée du bain fondu, la surface libre totale du bain est recouverte d'une couche de mélange à fondre.. Afin d'empêcher que la proportion de matériau non fondu ne devienne trop importante lors

  
du prélèvement, le passage central présente les canaux inclinés précités 8, qui se terminent dans l'ouverture centrale .17, de manière qu'un débordement de matière ou la pénétration du mélange

  
à fondre par le dessus soit empêché de manière sûre.

  
Par les canaux inclinés, exclusivement du matériau fondu arrive depuis la zone de fusion dans la sortie d'écoulement 6

  
 <EMI ID=7.1> 

  
 <EMI ID=8.1> 

  
bain fondu, . dans le four sans qu'un dispositif d'alimentation ou un indicateur de niveau de verre ne soit nécessaire.

  
Par le dispositif de débordement libre, il se produit uniquement un écoulement d'une quantité de matière fondue égal à celle qui est produite dans le four. La profondeur de bain dans le bassin

  
de fusion est pour ce faire suffisamment importante pour qu'au fond ainsi qu'aux parois soit réalisée une phase froide, éventuellement constituée de matériaux cristallisés pour obtenir une couche isolante.

  
En disposant les électrodes en deux anneaux, on peut influencer un écoulement centrifuge ou centripède; dans le cas

  
où les électrodes intérieures reçoivent une alimentation électrique supérieure, il se produit un écoulement important, de manière que du verre de surface soit repoussé du centre du bassin.

  
De cette manière, on peut dans une certaine mesure provoquer

  
un déplacement du mélange vitrifiable flottant, vers le centre

  
ou vers la périphérie. 

  
De plus, de cette manière on peut obtenir que dans

  
les électrodes extérieures la température soit plus basse, ce qui

  
a pour conséquence que le matériau ne subit qu'un début de fusion à ces électrodes, tandis que l'anneau d'électrode intérieur provoque la fusion finale.

  
Afin de pouvoir régler la température nécessaire

  
dans le passage central 7 pour l'écoulement du mélange  vitrifiable fondu, sans provoquer une surchauffe de la sortie 

  
 <EMI ID=9.1> 

  
gaz ou à huile 13, qui sont disposés latéralement par rappcrt  au matériau qui s'écoule, dans une ouverture 12 dans le revêtement  réfractaire. La sortie 6 est de plus pourvue de conduites 14 

  
dans lesquelles circule un agent réfrigérant, afin de maintenir 

  
la température dans la plage voulue. Sous une autre forme d'exécution

  
de la sortie, des éléments chauffants 17 sont suspendus par le haut

  
dans celle-ci.

  
Le four lui-même est fermé au-dessus par une

  
couverture tournante 16. Du fait que la partie d'évacuation se prolonge dans cette couverture, on peut après avoir abaissé le niveau

  
du bain fondu, procéder à une réparation ou une inspection de  la sortie d'écoulement, sans aucune difficulté. Cette partie

  
est la partie qui subit la contrainte thermique la plus importante

  
et est par conséquent celle qui normalement doit subir les

  
réparations ou les remplacements les plus fréquents. La couverture rotative 16 comporte de plus, de manière en soi connue, ainsi 

  
qu'il a été décrit en détail dans la demande de brevet européen

  
78 200 395.8 prémentionnée, des moyens pour amener la matière vitrifiable sur la surface du bain en des points souhaités et

  
en quantité voulue. Ces moyens sont constitués par des transporteurs d'alimentation intermédiaires et de silos de stockage, à partir desquels la matière à fondre est alimentée par des ouvertures prévues dans la couverture et protégée. La couverture tournante

  
subit un mouvement de rotation continu sur un axe vertical au-dessus 

  
de la matière à fondre de manière que les ouvertures parcourent 

  
des cercles concentriques par rapport à l'axe de rotation; par 

  
un choix des rapports quantitatifs de matière à fondre dans

  
les différentes zones circulaires, on peut réaliser une  distribution quantitative souhaitée sur la masse de matière à''.fondre qui recouvre le bain fondu. Les détails à cet effet sont expressément décrits dans la demande de brevet européen prémentionnée.

  
Le four selon l'invention offre pour la première fois la possibilité de provoquer la fusion de manière économique

  
de mélanges difficiles à fondre, qui présentent une agressivité importante et qui se caractérisent par des courbes de viscosité de forte pente. De cette manière, il devient possible de fournir du matériau de base pour une 'transformation ultérieure en ciment,  au départ de cendres volatiles, de chaux et éventuellement de sable. 

REVENDICATIONS

  
1.*Four de fusion à chauffage électrique destiné en particulier à la i'usion de matières minérales fortement agressives, présentant des courbes de viscosité à forte pente, constitué par

  
une maçonnerie en matériaux réfractaires soutenue par une ossature

  
et comportant des électrodes pour amener de l'énergie électrique

  
au bain fondu, ainsi que des moyens pour déposer un mélange de matières sur le bain de fusion, caractérisé en ce que des électrodes(5) présentant une longueur relativement importante pénètrent dans le bain de fusion (3) et qu'au milieu du bassin de fusion, est disposée

  
une sortie d'évacuation (6) pourvue d'une ouverture centrale (7)

  
qui pénètre vers le haut dans le bain (3) et dont le bord supérieur s'étend en-dessous de la surface du bain à proximité de celle-ci.

Claims (1)

  1. 2. Four de fusion selon la revendication 1 caractérisé
    en ce qu'il présente en plan la forme d'un cercle ou d'un polygone régulier avec un grand nombre d'angles, la paroi du four dans la
    zone du bain de fusion étant inclinée de bas en haut vers l'extérieur et s'étendant ensuite verticalement.
    3. Four de fusion selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la sortie d'évacuation (6) à sa partie supérieure présente des canaux (8) s'étendant vers le haut et
    inclinés de l'extérieur vers l'intérieur, qui se terminent au- ' dessus sous la surface du bain de fusion, à proximité de celui-ci
    dans l'ouverture centrale (7) de la sortie d'écoulement.
    4. Four de fusion selon la revendication 3 caractérisé
    en ce que la sortie d'évacuation avec l'ouverture centrale s'étend jusqu'au-dessus du recouvrement de four. <EMI ID=10.1>
    en ce que la sortie d'écoulement comporte une ouverture (11) dans laquelle sont suspendus des éléments chauffants suspendus
    <EMI ID=11.1> 6. Four de fusion selon l'une quelconque des revendications à 5 caractérisé en ce qu'il comporte des conduits (14) dans lesquels circulent un liquide réfrigérant, disposé dans la sortie d'évacuation.
    7. Four de fusion selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que les électrodes (5) passent par le fond du bassin et sont disposées en au moins deux anneaux concentriques par rapport à la sortie d'écoulement (6)
    à distance importante de celle-ci et de la paroi extérieure.
    8. Four de fusion selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'il est recouvert par une couverture tournante (16) qui comporte des ouvertures et des moyens pour distribuer le mélange à fondre (4) sur le bain fondu
    (3) selon les exigences.
    <EMI ID=12.1>
    . caractérisé en ce que la couverture tournante (16) comporte une ouverture au-dessus de la sortie drévacuation.
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Owner name: EUROFOURS S.A.

Effective date: 19840521

Owner name: SORG G.M.B.H. & CO. K.G.

Effective date: 19840521