Four
La présente invention se rapporte à un four pour la production, à température élevée, d'une substance normalement solide qui est à l'état de fusion à la température de travail du four et qui exerce une action corrosive sur les matières réfractaires.
Le four suivant la présente invention est caractérisé en ce qu'il comprend un récipient métallique non-isolé, ouvert à sa partie supérieure, à paroi unique, et qui forme la partie inférieure du four, et un couvercle réfractaire disposé au-dessus du récipient métallique et formant la partie supérieure réfractaire du four, le récipient métallique étant destiné à contenir un lit constitué par ladite substance solide et/ ou des matières de départ propres à réagir pour former ladite substance, lequel lit, pendant la marche du four, est en contact direct avec la face intérieure de la paroi du récipient métallique et présente dans sa partie supérieure un enfoncement en forme de cuvette contenant une mare de ladite substance à l'état fondu, la face extérieure du récipient métallique étant directement exposée à l'atmosphère environnante,
des moyens de chauffage dans ledit couvercle réfractaire pour maintenir la mare à l'état fondu, des moyens disposés dans les parois du four pour alimenter de manière continue la mare en matières réagissant pour former ladite substance et des moyens pour retirer de la mare, de manière continue, de la substance fondue.
Le four, suivant la présente invention, est utilisable, par exemple, pour la production de silicates alcalins ou alcalino-terreux et de phosphates.
On décrira dans la suite un mode de réalisation du four selon l'invention et son utilisation pour la production d'un silicate, en se référant au dessin annexé.
Les fig. 1, 2 et 3 montrent ledit four, respectivement, en coupe longitudinale, en coupe transversale selon 2-2 fig. I et en coupe horizontale selon 3-3 fig. 2.
Les fig. 4 et 5 montrent respectivement en élévation (parties en coupe et parties arrachées) et en coupe transversale selon 5-5 fig. 4, un seuil de débordement par-dessus lequel le produit fondu coule à la sortie du four.
La fig. 6 montre, à plus grande échelle et en coupe verticale, une des chambres de refroidissement.
La fig. 7 montre, en plan après coupe selon 7-7 fig. 6, une partie des organes de fixation de la chambre de refroidissement par lesquels on peut régler l'emplacement de celle-ci.
On voit sur les fig. 1 et 2 que la partie inférieure du four est constituée par une cuve métallique rectangulaire 10 supportée par un bâti 12 en acier. La partie supérieure du four est constituée en briques réfractaires et comprend, comme à l'ordinaire, une paroi avant 14, une paroi arrière 15, les parois latérales 16 et 17 ainsi que la voûte 18. Entre le contour supérieur de la cuve 10 et la partie supérieure du four sont établies plusieurs chambres de refroidissement 20 qui sont décrites en détail plus loin.
La cuve 10 est remplie avec une masse de silicate pulvérulent ou granuleux qui forme un lit 22 supportant une mare de réaction 24 formée par du silicate fondu. Le mélange réactionnel est fourni d'une manière continue à la mare 24 par trois transporteurs à vis d'Archimède 26, logée dans la paroi réfractaire avant 14.
Le mélange, débité par ces transporteurs 26, coule sur la surface de la mare 24 et dans celle-ci pour réagir en vue de former le silicate. La chaleur, pour maintenir la mare 24 à l'état fondu et pour permettre à la réaction de se poursuivre, est fournie par deux paires de brûleurs 28, une paire étant montée sur chacune des parois latérales 16 et 17 du four. Les gaz brûlés sortent du four par des passages 29 ménagés dans ces parois latérales. Pour obtenir l'économie thermique voulue, le four est, de préférence, du type à régénération pour lequel l'air comburant et/ ou le gaz combustible sont réchauffés par la chaleur fournie par les gaz brûlés.
Chaque genre de four à régénération étant bien connu, on n'a pas jugé nécessaire de montrer les régénérateurs sur le dessin. I1 est à noter, conformément à la pratique usuelle pour la régénération, qu'une paire seulement de brûleurs 28 sert à la fois et que les gaz brûlés quittent le four par les passages 29 qui se trouvent à l'extrémité du four opposée à celle où les brûleurs fonctionnent pendant cette période.
On voit sur la fig. 1 que le silicate fondu est recueilli, à la sortie du four, par un creuset 32 muni de brûleurs 34 pour maintenir le produit à l'état fondu pendant qu'il traverse le creuset.
Comme dans la partie principale du four, le courant de silicate, qui passe dans le creuset, est supporté par un lit 36, constitué par du silicate pulvérulent. A la sortie du creuset 32 le silicate coule par-dessus un seuil de débordement 38 et tombe sur un tambour tournant refroidi 40 sur lequel il se solidifie. Le produit solide peut être enlevé du tambour par des moyens racleurs appropriés (non montrés).
La constitution du seuil 38 est bien visible sur les fig. 4 et 5 qui montrent que le seuil est creux et est refroidi intérieurement par l'eau qui est admise en 42 et qui, après avoir contourné les chicanes 44, sort en 46.
Le contour du four à la surface libre de la mare 24 ainsi que les parois latérales du creuset 32 comportent plusieurs chambres de refroidissement 20 (fig. 3, 6 et 7).
On voit sur la fig. 6 que le bâti 12 du four comprend plusieurs montants 48 sur chacun desquels on fixe une cornière 50 servant d'appui à une brique d'assise 52 qui fait partie de la première couche de briques réfractaires des parois du four. La brique réfractaire 52 comporte une partie inférieure 54 qui s'étend jusqu'à proximité de la surface libre de la mare 24 sans la toucher. Cette partie inférieure 54 forme un écran pour la chambre de refroidissement 20 pour protéger celle-ci contre la chaleur par rayonnement des gaz qui se trouvent dans le four.
La chambre de refroidissement 20 est intercalée entre le bord supérieur de la cuve 10 et l'aile inférieure de la cornière 50 qui supporte la paroi réfractaire. La chambre 20 est soutenue elle-même, en partie, et maintenue en place par un boulon 56 engagé dans une fente 58 (fig. 7) d'une petite cornière 60 fixée au montant 48. Le boulon 56 comprend un écrou 57. Un organe fendu analogue 62 est fixé au fond de la chambre de refroidissement 20 et dans la fente de cet organe est logé un boulon 64 solidaire de l'aile d'un longeron 65 faisant partie de la cuve 10, ce boulon portant un écrou 66. Les organes fendus 60 et 62 permettent un mouvement transversal de la chambre 20, si on le désire, dans le but décrit ci-après.
Les éléments refroidisseurs 20 reçoivent de l'eau froide par un conduit 68 avec robinet de réglage 70. L'eau débitée dans l'élément 20 par le conduit 68, contourne une chicane interne 72 et sort par le conduit de décharge 74. Les conduits d'entrée et de décharge 68 et 74 sont généralement agencés de manière à avoir une flexibilité suffisante pour permettre le réglage transversal des chambres de refroidissement. Au besoin des conduits d'eau peuvent comporter des parties en une matière souple ou flexible pour faciliter le réglage.
On voit sur la fig. 6 que le silicate fondu, en venant en contact avec la paroi de la chambre de refroidissement 20, forme une couche solide 76 qui protège le métal de cette paroi contre l'effet de corrosion de ce silicate. D'une manière similaire, le silicate fondu, qui pourrait couler hors du four par les passages existant entre les parois voisines de deux chambres adjacentes 20, se solidifie et obture ces passages en empêchant que la matière fondue continue à s'échapper par ceux-ci. La couche de silicate solide 76 s'étend sur tout le contour du four, et détermine donc le périmètre de la mare de matière fondue.
Les éléments refroidisseurs réglables 20 ont une grande importance; on a constaté en effet, lorsque la masse de réaction s'est refroidie et est ensuite réchauffée, que la masse, en se dilatant, exerce une poussée notable vers l'extérieur, ce qui tend à faire bomber les parois du four vers l'extérieur; on a constaté, en outre, que cette poussée vers l'extérieur est exercée principalement à, ou à proximité de la surface libre de la mare. Par la possibilité de réglage des éléments 20, dans le sens transversal, on peut remédier aisément à cette dilatation de la masse de réaction. Les éléments refroidisseurs 20 servent également à refroidir les organes en acier qui leur servent de support, plus spécialement ceux qui soutiennent les parois latérales réfractaires du four.
En se référant au dessin, on notera que la cuve 10 n'est pas isolée et que sa surface extérieure est exposée à l'atmosphère environnante.
En outre, le lit 22 se trouve en contact direct avec l'intérieur de la paroi de la cuve 10, aucune matière réfractaire n'étant intercalée entre le lit 22 et la paroi de la cuve 10. Il est évident que, en raison de la construction particulière montrée dans le dessin, de la chaleur est transmise de la mare 24 à travers le lit 22, à la cuve 10 et est dissipée dans l'atmosphère environnante, à partir de la paroi extérieure de la cuve 10.
Pendant le fonctionnement en continu du four, un état stationnaire est atteint dans lequel le gradient de température à travers le lit 22 est pratiquement constant et le taux des pertes de chaleur à travers la paroi de la cuve 10 est tel que l'interface entre la mare 24 et le lit 22 est maintenue en une position sensiblement fixe, à une distance notable des parois de la cuve 10.