Procédé de fabrication d'oxyde de zinc. La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'oxyde de zinc, en particulier de l'oxyde servant à. la charge du caoutchouc.
On a déjà. proposé au brevet suisse No 106263 un procédé de fabrication de l'oxyde de zinc, selon lequel on dirige un jet clé gaz oxydant relativement froid contre un courant jaillissant de vapeur de zinc métal lique. On a trouvé que les propriétés phy siques de l'oxyde de zinc ainsi produit dépen dent, dans une certaine mesure, de la source du courant de vapeur de zinc, c'est-à-dire du procédé employé pour la production de la va peur de zinc.Lorsque la. vapeur de zinc est produite par la volatilisation de zinc métal lique d'un haut degré de pureté, l'oxyde de zinc.
produit par "ledit procédé est exempt, ou pratiquement exempt d'impuretés telles que des chlorures, sulfates, ete. On a, cependant, observé que lorsque la vapeur de zinc est ob tenue à partir d'une charge de matières zin- cifères et carbonées mélangées, le produit oxyde de zinc obtenu par ce procédé contient presque invariablement des impuretés qui, quoique préstent@es en très petites quantités, ont un effet nuisible prononcé sur l'oxyde de zinc lorsqu'il est incorporé à du caout chouc.
On a trouvé, à la suite de recherches et d'investigations, que de très petites quan tités de composés du soufre et de l'oxygène: et d'autres composés semblables se condensent à. la surface des particules d'oxyde de zinc, lorsque la vapeur de zinc est obtenue à par tir d'une charge de matières zincifères et car bonées mélangées et que ces composés sont la cause, dans une grande mesure, des effets nuisibles ci-dessus mentionnés.
Le procédé, objet de la présente inven tion, a pour but de remédier aux inconvé nients cités. Selon ce procédé, on chauffe une charge de matière zincifère et clé matière carbonée à une température suffisamment élevée pour réduire les composés de zinc et pour volatiliser le zinc métallique et on oxyde la vapeur de zinc métallique en oxyde de zinc. Ce procédé est caractérisé- en ce que l'on transporte les gaz résultant portant les particules d'oxyde de zinc en suspension tout en les maintenant à une température d'au moins 125 C, dans des dispositifs collec teurs de l'oxyde de zinc on l'on sépare les gaz à évacuer des particules d'oxyde de zine à une température d'au moins 125 C.
On a en effet constaté que la condensation des composés du soufre et de l'oxygène à la surface des particules d'oxyde de zinc est pratiquement très bien empêchée, lorsque la séparation des particules d'oxyde de zinc. des gaz dans lesquels elles sont suspendues est effectuée à des températures si ce n'est su- péneur,-,.s tout un moins égales à 125 C.
Ain,., on ra trouvé que, lorsque les gaz por tant les particules d'oxyde de zinc en sus pension passent à travers un appareil collec teur d'oxyde de zinc, à une température su périeure à 125 C, les composés du soufre et de l'oxygène (pour la plupart du S0#! et du S03) passent avec les gaz d'échappement et pratiquement peu, si toutefois il y en a., de ces composés se condensent à la surface des particules d'oxyde de zinc.
Lors de la mise en oeuvre du procédé pour la préparation d'oxyde de zinc de propriétés optima pour la charge du caoutchouc, on pré fère travailler comme suit: On maintient des conditions pratique ment totalement non oxydantes au-dessus d'une charge de matières zincifères et carbo nées mélangées. Cette charge peut être sup portée par une grille perforée à travers la quelle passe un courant de gaz entretenant la combustion.
Les produits gazeux résultant contenant de la vapeur de zinc métallique sont transportés dans un milieu oxydant tel, que les particule, .d'oxyde ,de zine soient pra tiquement refroidies instantanément à une température tout au plus égale à 700 C et de préférence inférieure à cette température. Ce prompt refroidissement des particules d'oxyde de zinc est commandé de telle façon que les gaz dans lesquels ces particules sont suspendues, ne soient par refroidis au,des- sous de 125 C jusqu'à ce qu'ils aient passé à travers l'appareil collecteur d'oxyde de zinc.
Ainsi, les gaz et les particules d'oxyde de zinc qui y sont suspendues sont mainte nus à une température comprise entre 125 et 700 C. Ils sont ensuite transportés, tout en étant maintenus dans les limites de tem pératures ci-dessus, à un appareil collecteur de l'oxyde de zinc dans lequel les gaz d'é chappement sont séparés du produit solide, oxyde de zinc, à une température qui n'est pas inférieure à 125 C.
La charge de matières zincifères et carbo nées mélangées est de préférence briquettée. La grille perforée peut être une grille trans porteuse ou mobile. Le caractère et la com position de la charge briquettée ainsi que la. manoeuvre du four sont tels qu'ils maintien nent une atmosphère pratiquement complè tement non oxydante au-dessus de la. charge. Les produits gazeux résultants contenant de la vapeur de zinc métallique, passent à tra vers des ouvertures à gaz de la voûte du four, puis on les conduit dans le milieu oxy dant où on peut les soumettre à l'action d'un jet de gaz oxydants relativement froids, ce qui abaisse la température de flamme.
Les particules d'oxyde de zinc résultantes sont ainsi refroidies pratiquement instantanément à une température comprise entre<B>125</B> et 700 C, de préférence inférieure à. 500 C. L'appareil collecteur de l'oxyde de zinc est de préférence constitué par des sacs en fibres d'amiante, également maintenus à une tem pérature supérieure à 125 C.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une installation pour la mise en aeuvre du procédé: La fig. 1 est une élévation de côté en coupe d'un four à. grilles transporteuses et d'un appareil collecteur de l'oxyde de zinc; La fïg. 2 est un plan vu par dessus du four et de l'appareil représenté à la fig. 1, et La fig. 3 est une coupe en .détail selon la ligne 3-3 de la fig. 2.
Le four 10 à grilles transporteuses est pourvu à une de ses extrémités d'une trémie 11 pour l'alimentation des briquettes de com bustible. Un régulateur 12 réglable, pour les briquettes de combustible, pend de la voûte du four à une hauteur prédéterminée au-des sus de la grille perforée transporteuse 13. La chambre 14 d'allumage des briquettes de combustible est prévue entre la trémie 11 et une trémie 15 pour l'alimentation en briquettes de combustible et minerai<B>à,</B> proximité. Un cou loir (le décharge grillagé 16 incliné entouré par une enveloppe en tôle d'acier conduit dans la trémie 15 des briquettes de combus tible et de minerai.
La chambre d'allumage 14 des briquettes de combustible est pourvue d'une sortie 18 <B>a î</B> travers la, voûte du four, à laquelle une conduite d'évacuation 19 est fixée et reliée à dr#conduites de distribution 20 conduisant sous le eoul@o@ir grillagé 16. Un régaleuir 21 réglable pour les briquettes de combustible et de minerai, disposé près de la, trémie 15. pend de la voûte du four à. une hauteur pré déterminée au-dessus de la grille perforée transporteuse 13.
La chambre de travail prin cipale 22 s'étend sur la plus grande partie de la longueur du four. Elle est pourvue d'ouvertures 23 dans la voûte du four. Un compartiment à gaz ou une boîte à vent 24, présentant une buse conique 25, repose axia- lement sur chaque ouverture 23 (fig. 3). Ces boîtes à vent sont munies de conduites 26 pour de l'air d'alimentation ainsi que de rainures circonférentielles <B>27</B> autour de la. périphérie supérieure de la. buse 25. Les conduites 26 pont à leur tour reliées avec, les conduites 26' d'alimentation du jet d'air principal.
Une hotte 28 est disposée au-dessus des boîtes à vent 24. Une conduite 29 relie la hotte avec un ventilateur d'aspiration 30 relié d'une façon active avec, un moteur 31". Un tuyau principal 32 conduit du ventila teur aux conduites de distribution 33. Ces dernières mènent à. leur tour dans une cham bre collectrice ou un local à.
sacs 34 pour l'oxyde de zinc, dont les parois et le plafond sont isolés par des plaques d'amiante ou au- tre. Des sacs filtrants 35, de préférence en fi bres d'amiante, sont suspendus à l'intérieur de la chambre 34 -et sont reliés à leur extré mité supérieure aux conduite>- de distribu tion 33 et à leur .extrémité inférieure à des trémies collectrices 36. La chambre ou local à sacs 34 est placée sur une fondation appro priée 38.
Des ouvertures (non représentées) sont prévues att sommet du local à sacs pour permettre l'évacuation vers l'atmosphère ex térieure des gaz d'échappement provenant des sacs filtrants.
En se référant maintenant au four, on voit qu'une chambre 39 relativement courte est prévue au delà de la chambre de travail principale 22. La chambre 39 présente une ouverture 40 reliée à un tube d'évacuation 41 conduisant @à un local à sacs ou autre ap pareil collecteur approprié (non représenté).
Une chambre 42 encore plus courte due la chambre 39 est prévue près de l'extrémité de décharge de la grille transporteuse 13 et ad jacente à la chambre '39. Une cheminée 43 communique avec cette chambre 42 et con duit à l'atmosphère extérieure.
Une trémie 44 pour les résidus épuisés ou les cendres est prévue à l'extrémité du four pour recueillir les résidus solides de la charge restant une fois le traitement au four terminé. Cette trémie est construite de telle façon que les cendres puissent être enlevées de temps à autre comme on le désire.
Le fonctionnement de l'installation est le suivant: On charge les briquettes de combustible carboné, de préférence de charbon, sur la. grille transporteuse perforée 13 à l'aide de la. trémie à combustible 11 placée à. l'une des extrémités du four 10. La grille est cons truite de façon à se déplacer (au moyen de mécanismes non représentés), avec sa. charge de briquettes de combustible, vers l'autre ex trémité du four, pendant qu'un courant con tinu mais réglé de gaz entretenant la com bustion (de préférence de l'air) passe à tra vers la grille perforée ainsi qu'à travers lia charge. Dans ce but, les briquettes de com bustible sont réparties sur la grille en un(, couche d'épaisseur prédéterminée au moyen du régaleur réglable 12.
Elles sont rapide ment chauffées à une température relative ment haute et prennent feu tout en se dépla çant à travers la chambre d'allumage 14.
Entre temps, des briquettes de combusti ble et de minerai descendent du couloir gril lagé 16 dans la trémie 15 laquelle les dépose sur la couche de briquettes de combustible en feu provenant de la chambre d'allumage 1.1. Ces briquettes de combustible et de mi nerai sont fournies par une*presse à briquet: ter (non représentée) directement au four en passant par la chambre de chauffe 17 entou rant le couloir grillagé 16.
Des quantités ré glables de produits gazeux chauds provenant de la combustion sont conduits de la cham bre d'allumage 14, par la conduite d'évacua tion 19 et les conduites de distribution 20, à une ouverture appropriée, au-dessous du cou loir grillagé, par laquelle ces produits s'é chappent et circulent entre les briquettes de combustible et de minerai qui descendent le couloir.
Les briquettes de combustible et de mi nerai provenant de la trémie 15 sont éten dues en une couche d'épaisseur déterminée à l'avance sur le lit en feu des briquettes de combustible, à l'aide du régaleur réglable 21. La réduction des composés du zinc contenus dans les briquettes de combustible et de mi nerai, en zinc métallique, commence presque immédiatement. Le zinc métallique est d'ail leurs immédiatement volatilisé en vapeurs de zinc. La, plus grande partie de la réduc tion et de la volatilisation du zinc a lieu pen dant que la grille transporteuse se déplace à travers la chambre de travail principale 22 du four.
Un courant de gaz entretenant la combustion passe à travers la grille perfo rée et ce courant est réglé de telle façon qu'une atmosphère pratiquement complète ment non oxydante est maintenue continuel lement au-dessus de la charge.
Pendant que la charge combinée de bri quettes de combustible et de briquettes de minerai et de combustible passe à travers la chambre de travail principale 22 chi four, les produits gazeux obtenus contenant la vapeur de zinc métallique, s'écoulent par les orifices 23 et montent à travers les buses 25 des boî tes à. vent 24. Un jet de gaz oxydants relati vement froids est dirigé des rainures circon- férentielles 27 contre le courant de produits gazeux provenant des buses 25. Ce gaz oxy dant, de préférence de l'air, est amené sous pression aux boîtes à vent par des conduites 26 et 26'.
La vapeur de zinc métallique provenant: des buses 25 s'oxyde ou brûle immédiatement en oyde de zinc et par suite de l'action du jet de gaz oxydants relativement froids, la température de la flamme est abais sée et les particules d'oxyde de zinc produites sont refroidies pratiquement ins tantanément à une température inférieure à<B>700'</B> C, de préférence à une température tout au plus égale à 500 C. Cet abaissement de la température de flamme et le refroidis sement pratiquement instantané empêche les particules d'oxyde de zinc naissantes très fines de fondre, de sublimer ou de se ras sembler en agglomérés ou en particules de plus grandes dimensions.
La température à. laquelle les particules d'oxyde de zinc résultantes doivent être re froidies pratiquement instantanément dépend, dans une certaine mesure au moins, de la con centration de la vapeur de zinc dans les pro duits gazeux sortant de l'orifice 23 du four. Dans les conditions opératoires qui viennent d'être spécialement décrites, cette tempéra ture peut atteindre environ<B>7000</B> C, mais est de préférence inférieure à 500 C.
Les particules d'oxyde de zinc finement di visées, suspendues dans les gaz résultant de l'oxydation, sont aspirées dans la. hotte<B>28</B> et la conduite 29 par le ventilateur à. aspi ration 30 et transportées au local à sacs 34. Le local à sacs est maintenu à une tempé rature supérieure à 125 C. Les particules d'oxyde de zinc .se déposent dans les sacs 34, tandis que les gaz dans lesquels ces par ticules étaient, suspendues, filhient à travems les sacs et s'échappent du local à sacs par des ouvertures appropriées. L'oxyde de zinc est récolté clans les trémies 36.
Pour faciliter cette opération, les sacs 35 peuvent être se coués mécaniquement ou d'une antre façon et le produit récolté dans les trémies est en levé de n'importe quelle manière. Si l'oxyde de zinc est maintenu clans les trémies 36 pen dant une durée quelconque, il est préférable de maintenir ces trémies et l'oxyde qu'elles contiennent à une température supérieure, si ce n'est égale à 125 C.
La, séparation des particules d'oxyde de zinc des gaz dans lesquels elles sont suspen dues tout en maintenant une température su périeure à 125 C, diminue effectivement la condensation des composés du soufre et de l'oxygène à la surface des particules d'oxyde d=e zinc.
La canden.-#ation de tels composés du soufre et de l'oxygène à la surface des particules d'oxyde de. zinc n'est pais entièrement évitée en main tenant la température des appareils collec- teur.z; ou du local à. sacs à une valeur mini mum de 125 C. r1 cette température mini mum, il se produit. encore un peu de conden sation des composés soufre-oxygène, mais la quantité de cette condensation pendant le temps où l'oxyde de zinc est habituellement maintenu dans le dispositif collecteur n'est pas suffisante pour déposer une quantité nuisible des composés soufre-oxygène sur les particules d'oxyde de zinc.
Lorsque l'oxyde de zinc est récolté dans des chambres de décantation et qu'il est maintenu ex posé aux gaz contenant des composés du sou fre et de l'oxygène provenant du four, pen dant une plus longue durée que dans la pra tique ordinaire employant les chambres à. sacs, des températures -supérieures à. 125 peuvent être nécessaires pour éviter une con densation nuisible des composés du soufre et d'oxygène sur les particules d'oxyde de zinc.
De l'oxyde de zinc d'un plus haut degré de pureté est produit dans le four à. grilles transporteuses, lorsque le combustible et les briquettes de combustible et de minerai ar rivent à leur fin. Lorsque la charge a été transportée par la grille de transport au delà. de la chambre de travail principale 22, la te neur en carbone de la charge a tellement di minué qu'il est difficile de maintenir une atmosphère complètement non oxydante au- dessus de la charge et la chambre 39 est pré vue pour l'utilisation complète de la charge pendant cette phase finale de l'opération.
Les produits gazeux formés dans la chambre 39 passent à travers l'ouverture 40 dans le tube :d'évacuation 41 et de là dans un appareil collecteur approprié où l'oxyde de zinc est séparé des gaz dans lesquels il est suspendu.
La charge ou le résidu épuisé est déposé par l'extrémité de décharge de la grille trans porteuse dans la trémie de réception 44 et la grille transporteuse retourne par sa partie inférieure à l'extrémité de charge du four, où de nouvelles briquettes de combustible et de combustible et de minerai sont continuel lement déposées sur la grille. Le four est ainsi actionné mécaniquement d'une façon continue.
Bien que l'on ait décrit ici la mise en ceuvre du procédé de l'invention à l'aide d'un four à grilles transporteuses avec une charge briquettée, on comprendra que l'invention peut être exécutée à l'aide de divers autres types de four et avec ou sans briquettage de la charge, soit en totalité, soit en partie.