Four perfectionné pour le traitement de matériaux par voie
électrique et son utilisation.
La présente invention se rapporte à un four perfectionné pour le traitement de matériaux par voie électrique.
Ce four est avantageusement utilisé pour traiter des scories métallurgiques, des oxydes divers, minerais ou autres,..., dans le but d'en accroître les'possibilités de valorisation, par exemple dans le domaine métallurgique, ou encore dans le domaine
<EMI ID=1.1> L'utilisation des fours électriques du type à électrodes est chose bien connue en elle-même. Suivant les cas, on introduit dans le four plusieurs électrodes parallèles entre elles, le plus souvent en graphite, et c'est entre ces électrodes et la charge du four que l'on fait jaillir un ou plusieurs arcs électriques, lesquels amènent cette charge à l'état de fusion et entretiennent celui-ci. Telle est la manière usuelle de se servir de ce type de four électrique lorsque la charge à traiter est essentiellement de nature métallique.
Lorsque cette charge n'est pas essentiellement métallique, tout en restant électriquement conductrice à haute température (par exemple des sels fondus, des oxydes fondus) , le passage du courant ne se fait plus par arc électrique,mais (les électrodes parallèles ayant alors le plus souvent leurs extrémités inférieures plongées dans le bain) par conductibilité électrique, avec échauffement par effet Joule.
Une telle utilisation présente toutefois certains inconvénients. Il est en effet pratiquement impossible d'éviter dans une telle charge l'apparition d'un gradient thermique vertical dû notamment à l'état de température plus basse du fond réfractaire du récipient métallurgique, et au fait que la conductibilité électrique de ce genre de charge s'accroissant avec la température, toute amorce de passage de courant en un endroit donné de la charge favorise l'échauffement de celle-ci en cet endroit, ce qui, par effet cumulatif, accroît la densité de courant électrique en ce même endroit et ainsi de suite... Il se
crée donc et s'entretient des zones nettement plus chaudes dans
la charge, avec les inconvénients que cela comporte : inhomogénéité du traitement, usure différentielle des électrodes, etc...
La présente invention a pour objet un four électrique d'un type particulier, permettant sans encourir les inconvénients susmentionnés, son utilisation comme four de traitement
dans de très nombreuses applications, notamment dans le cas où la
<EMI ID=2.1> pratiquement non conductrice d'électricité à basse température,
(c'est-à-dire à l'état solide ou quasi solide).
Ce four se caractérise d'une part, par une disposition particulière des électrodes et d'autre part, par une composition d'au moins la partie du revêtement du four qui est en contact avec la charge à l'état fondu.
Suivant l' invention, les électrodes utilisées sont disposées proches de la verticale, mais obliques l'une par rapport à l'autre, de façon à se rapprocher de plus en plus l'une de l'au tre, au fur et à mesure que l'on se rapproche de leurs extrémités inférieures, lesquelles se trouvent sous le niveau supérieur de la charge liquide. On peut ainsi obtenir un chemin électrique, pour le passage du courant, d'autant plus court que les extrémités, plus immergées dans la charge liquide, sont plus rapprochées les unes des autres.
Plusieurs dispositions d'électrodes sont possibles, mais on préférera une disposition régulière, par exemple en triangle équilatéral dans l'axe du récipient.
Grâce à cette disposition, on peut obliger le courant à s'établir dans le fond du récipient, échauffant la zone la plus inférieure de la charge et opérant ainsi un brassage automatique de la masse en fusion. Celle-ci devient donc plus homogène au point de vue composition et achèvement du traitement auquel on la soumet.
Si l'on envisage des électrodes en carbone, le traitement comportera nécessairement un certain caractère réducteur. Par contre, si l'on utilise des électrodes dont au moins l'extrémité, éventuellement refroidie, est revêtue ou constituée de carbure de silicium ou de molybdène, on pourrait n'avoir qu'une simple opération de chauffage si l'on ne fait à la charge aucun apport extérieur (réducteurs, produits fondants, désulfurants, ou autres) .�
La partie du revêtement du four, en contact avec la charge liquide, est constituée de façon à pouvoir résister au mieux à L'attaque de celle-ci. Elle est caractérisée par une couche interne en carbure de silicium ou en graphite, pouvant elle-même être recouverte d'une couche constituée d'un porteur de carbone, par exemple du coke ou du charbon lié à du brai. Cette couche ultime destinée à s'user sert de réfractaire actif participant à la réduction pendant le traitement en cours.
A partir du côté extérieur et vers l'intérieur, le revêtement du récipient comporte habituellement une carcasse métallique, ainsi qu'une couche protectrice dite de sécurité, isolant.. réfractaire, en un matériau de bonne qualité, par exemple des briques à haute teneur en alumine.
Le domaine revendiqué pour la présente invention se rapporte non seulement au four électrique sus-décrit, mais à son utilisation pour n'importe quel traitement de matériau et spécialement ceux comportant une opération de réduction avec formation et éventuellement décantation de métal.
Il ne sort également pas du domaine de l'invention,' de modifier la position relative des électrodes dans le four, par exemple modifier l'inclinaison d'une ou plusieurs de celles-ci, rapprocher ou écarter leurs extrémités, etc... Ceci permet de rendre possible le contrôle du traitement de la charge à n'importe quelle profondeur dans celle-ci, spécifiquement dans sa zone inférieure, où l'échauffement est difficile, surtout dans le cas d'une charge constituée de matériaux non métalliques, tels que ceux envisagés dans la présente invention.
L'amorçage du passage du courant, dans le cas de matériaux non conducteurs à basse température constituant la
<EMI ID=3.1>
REVENDICATIONS
1. Four électrique à arc, dans lequel on fait usage d'électrodes sous forme de barres conductrices, caractérisé en ce que :
- les dites barres sont disposées dans le four, de façon oblique l'une par rapport à l'autre, sont sensiblement verticales et ont leurs extrémités inférieures plus proches les unes des autres que leurs extrémités supérieures,
- le dit four comporte des moyens pour faire descendre les extrémités des électrodes, nettement en dessous du niveau normal de la charge contenue dans le four et jusqu'à proximité du fond de celui-ci, tout en restant à une distance de ce fond, supérieure à l'interdistance de leurs extrémités inférieures.
Advanced oven for material processing by way
electric and its use.
The present invention relates to an improved furnace for the treatment of materials by electrical means.
This furnace is advantageously used to treat metallurgical slag, various oxides, ores or others, ..., in order to increase the possibilities of recovery, for example in the metallurgical field, or in the field
<EMI ID = 1.1> The use of electric ovens of the electrode type is well known in itself. Depending on the case, several parallel electrodes are introduced into the furnace, most often made of graphite, and it is between these electrodes and the charge of the furnace that one or more electric arcs are produced, which bring this charge to the state of fusion and maintain it. This is the usual way of using this type of electric oven when the load to be treated is essentially metallic in nature.
When this charge is not essentially metallic, while remaining electrically conductive at high temperature (for example molten salts, molten oxides), the passage of the current is no longer by electric arc, but (the parallel electrodes then having the more often their lower ends immersed in the bath) by electrical conductivity, with heating by Joule effect.
However, such use has certain drawbacks. It is indeed practically impossible to avoid in such a load the appearance of a vertical thermal gradient due in particular to the state of lower temperature of the refractory bottom of the metallurgical vessel, and to the fact that the electrical conductivity of this kind of charge increasing with temperature, any initiation of current flow in a given place of the charge promotes its heating in this place, which, by cumulative effect, increases the density of electric current in this same place and so on ... It turns
therefore creates and maintains significantly warmer areas in
the charge, with the drawbacks that this entails: inhomogeneity of the treatment, differential wear of the electrodes, etc.
The present invention relates to an electric oven of a particular type, allowing without incurring the aforementioned drawbacks, its use as a treatment oven
in very many applications, especially in the case where the
<EMI ID = 2.1> practically non-conductive of electricity at low temperature,
(i.e. in solid or almost solid state).
This oven is characterized on the one hand, by a particular arrangement of the electrodes and on the other hand, by a composition of at least the part of the coating of the oven which is in contact with the charge in the molten state.
According to the invention, the electrodes used are arranged close to the vertical, but oblique with respect to each other, so as to approach each other more and more, as and when as we approach their lower ends, which are below the upper level of the liquid charge. It is thus possible to obtain an electric path, for the passage of the current, which is all the shorter as the ends, more immersed in the liquid charge, are closer to each other.
Several electrode arrangements are possible, but a regular arrangement is preferred, for example in an equilateral triangle in the axis of the container.
Thanks to this arrangement, it is possible to force the current to be established in the bottom of the container, heating the lowest region of the charge and thus operating an automatic stirring of the molten mass. This therefore becomes more homogeneous from the point of view of composition and completion of the treatment to which it is subjected.
If carbon electrodes are considered, the treatment will necessarily have a certain reducing character. On the other hand, if one uses electrodes whose at least the end, possibly cooled, is coated or made up of silicon carbide or molybdenum, one could have only one simple operation of heating if one does not chargeable no external contribution (reducers, fluxing products, desulphurizers, or others). �
The part of the coating of the oven, in contact with the liquid charge, is formed so as to be able to resist as best as possible the attack of the latter. It is characterized by an internal layer of silicon carbide or graphite, which can itself be covered with a layer consisting of a carbon carrier, for example coke or coal bonded to pitch. This final layer intended to wear serves as an active refractory participating in the reduction during the treatment in progress.
From the outside and inwards, the coating of the container usually comprises a metal carcass, as well as a protective layer called safety, insulating .. refractory, made of a good quality material, for example high-grade bricks alumina.
The field claimed for the present invention relates not only to the above-described electric furnace, but to its use for any treatment of material and especially those comprising a reduction operation with formation and possibly settling of metal.
It is also not outside the scope of the invention to modify the relative position of the electrodes in the oven, for example modifying the inclination of one or more of them, bringing their ends apart or apart, etc. This makes it possible to control the treatment of the load at any depth in it, specifically in its lower zone, where heating is difficult, especially in the case of a load made of non-metallic materials, such as those envisaged in the present invention.
The initiation of the current flow, in the case of non-conductive materials at low temperature constituting the
<EMI ID = 3.1>
CLAIMS
1. Electric arc furnace, in which electrodes are used in the form of conductive bars, characterized in that:
the said bars are arranged in the oven, obliquely to one another, are substantially vertical and have their lower ends closer to each other than their upper ends,
the said furnace comprises means for lowering the ends of the electrodes, clearly below the normal level of the charge contained in the furnace and up to near the bottom of the latter, while remaining at a distance from this bottom, greater than the distance between their lower extremities.