Procédé de fabrication de ferro-silicium et dispositif pour sa mise en #uvre. La présente invention comprend un pro cédé de fabrication de ferro-silicium au moyen de silice et d'oxyde de fer et un dispositif pour sa mise en oeuvre.
Suivant ce -procédé, on mélange à de la silice et à de l'oxyde- de fer- la quantité de charbon nécessaire pour en obtenir la réduc tion, et on soumet ce mélange à l'action d'une flamme obtenue par la combustion de com bustible finement pulvérisé dans de l'air forte ment chauffé, en proportion déterminée pour que cette combustion ne donne pratiquement pas d'acide carbonique.
Le dispositif pour la mise cri #uvre de ce procédé est constitué par un four qui com porte au moins une tuyère pour son chauf fage, celle-ci étant alimentée de manière réglable en combustible finement pulvérisé et en air chaud, de rnaniÈre que la combustion ne donne pratiquement pas d'acide carbonique.
Le combustible petit être constitué, par exemple, par de la farine de charbon, qui doit être assez fine pour que sa combustion soit instantanée, ou presque instantanée, et être et, proportion suffisante pour réduire l'acide carbonique provenant de la combustion; ou fourni par le charbon et la vapeur d'eau que pourrait apporter le charbon ou l'air qui pro jette ce dernier, de telle sorte que la flamme produite ne se compose pratiquement que d'oxyde de carbone, d'hydrogène ou d'azote, gaz rigoureusement inactifs par rapport au ferro-silicinrn libéré lequel est, par définition, éminemment oxydable.
Le charbon ainsi projeté à l'état de farine sera,<B>dé</B> préférence, un charbon maigre.
La farine de charbon peut être remplacée par des huiles ou hydrocarbures quelconques, finement pulvérisés, sous cette condition que la quantité d'air employé soit déterminée pour brûler le carbone sous forme d'oxyde de car bone, et que l'hydrogène reste non brûlé.
La combustion de la farine de charbon fier, sous forme d'oxyde de carbone; permet d'obtenir une. température de 2,200 1, C envi ron, lorsque l'air employé est fortement sur chauffé préalablement dans un appareil appro prié, et cette température peut être ercore dépassée si la farine de charbon ou l''hydro- carbure sont eux-mêmes préalablement chauffés. Le dessin annexé représente à titre d'exemple, d'une façon schématique, en coupe verticale, un dispositif pour la mise en ceuvre de ce procédé.
Ainsi que le montre ce dessin, ce dispo sitif comporte un four à réverbère rx dont le laboratoire est relié à l'avant et à l'arrière au moyen de carneaux b b1, bien isolés contre le rayonnement, à des chambres de récupé ration de chaleur c cl, remplies par exemple de briques réfractaires.
Aux deux extrémités de ce four débou chent des tuyères<I>d d'</I> refroidies par une circulation d'eau; non représentée; ces tuyères injectent alternativement dans le four par exemple de la farine de charbon, laquelle est distribuée par une vis e c', à vitesse réglable et est entraînée par un léger courant d'air, chaud de préférence, projeté par une tuyère f f', engagée dais chacune des tuyères d'alimentation d dl. Ces tuyères d d' sont montées de façon à pouvoir être facilement éloignées des carneaux et à permettre de rie laisser en place que celle qui est en fonction.
Les gaz de combustion du four a sont éliminés à leur sortie des chambres de récu pération de chaleur c cl par les conduits ,g g', lesquels aboutissent à un conduit cominuii h et sont alternativement ouverts et fermés au moyen de registres i il.
Dans ces conduits ç/ g' débouchent, à proximité des chambres de récupération. des conduits d'amenée d'air j j', reliés à des ventilateurs et alternativement ouverts et fermés au moyen des registres -1c Ic'.
Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant: Les registres<I>i</I> et k' étant fermés; et les registres k et i' étant ouverts, l'air amené par le conduit j traverse la chambre de ré cupération o et se rend au four a.
On allume ,;(il- la sole de ce dernier, par exemple un feu de bois, puis par exemple du charbon fin est injecté par la tuyère d dans la pro portion voulue pour produire de l'oxyde de carbone; le charbon s'enflamme rapidement et la température du four s'élève. Les gaz de combustion traversent la chambre de ré cupération c,' à laquelle ils abandonnent leur chaleur et sont éliminés par le conduit g' et le conduit h.
Lorsque les briques de la chambre cl commencent à rougir, on renverse le courant des gaz en fermant les registres k et i' et en ouvrant les registres <I>i</I> et k'. Le charbon fin est alors injecté en quantité déterminée par la tuyère d', de manière à produire une flamme rie donnant pratiquement pas d'acide carbonique. La combustion de ce charbon dans le four cc devient plus vive, puisqu'elle se fait avec de l'air chaud.
Les gaz de com bustion traversent dans ce cas la chambre de récupération c, laquelle s'échauffe pendant que la chambre c' se refroidit.
On renverse ainsi alternativement au bout d'un certain temps le sens du courant gazeux, de façon < .i réduire, comme on le désire, les variations de température de l'air d'alimen tation du foyer.
Lorsque le four a, est porté à la tempé rature convenable, on introduit sur la sole de ce foui-, soit par la porte, lion représentée, soit par les trous de chargement, la silice et l'oxyde de fer préalablement mélangés de la quantité de charbon nécessaire et suffisante pour effectuer la réduction complète de cet oxyde. On peut y ajouter aussi lea fondants nécessaires.
Sous l'action de la température élevée du four, la silice et l'oxyda de fer sont réduits par le charbon en donnant du ferro-siliciuni et de l'oxyde de carbone, sans qu'aucune réaction inverse rie puisse se produire, puis que la flamme, pratiquement exclusivement composée de gaz inertes, n'a pas d'action sur le ferro-silicinui produit. Les éléments réduits fondent en même temps que la gangue s'est combinée au fondant ajouté et foi-nie le lai tier qui surnage. On effectue la coulée du laitier et du ferro-siliciuni après affinage, si cela est nécessaire.
Les gaz produits par le four, étant com posés pratiquement d'oxyde de carbone, d'azote et d*iiiie petite fraction d'hydrogène out une grande valeur comme combustible.
Il est bien entendu que le dispositif décrit ci-deaus n'est donné qu'à titre d'exemple et que la forme, les dimensions et les détails de construction pourront être modifiés.
Le présent procédé peut également être réalisé dans un four rotatif horizontal, oui, de préférence; légèrement incliné.
Ce four peut comporter, dans ce dernier cas. à sou extrémité inférieure, Lui dispositif permettant d'injecter de l'air chaud et par exemple du charbon à l'état de farine ou de l'huile ou un hydrocarbure finement pul vérisé, en proportions voulues pour que la combustion rie donne pratiquement pas d'a cide carbonique, et, à soir extrémité supérieure, nu dispositif d'alimentation déversant le mé lange de silice, d'oxyde de fer et de charbon de réduction.
La réalisation du présent procédé dans un four rotatif offre l'avantage de permettre la suppression des récupérateurs de chaleur, lesquels ont l'inconvénient de pouvoir être souillés par les poussières du four. En effet, l'emploi d'un four rotatif permet de chauffer l'air d'alimentation du foyer de ce four dans un appareil Cowper, par exemple, et d'em ployer dans ce but, les gaz combustibles sortant pratiquement froids du foin-, et qui peuvent être dépoussiérés avant leur admis sion dans l'appareil surchauffeur.: L'emploi du four rotatif offre encore l'avan tage de permettre une opération continue.
Method of manufacturing ferro-silicon and device for its implementation. The present invention comprises a process for manufacturing ferro-silicon by means of silica and iron oxide and a device for its implementation.
According to this -procédé, mixed with silica and with iron oxide- the quantity of carbon necessary to obtain the reduction, and this mixture is subjected to the action of a flame obtained by combustion. of fuel finely pulverized in strongly heated air, in a proportion determined so that this combustion gives practically no carbonic acid.
The device for carrying out this process is constituted by a furnace which comprises at least one nozzle for its heating, the latter being supplied in an adjustable manner with finely pulverized fuel and hot air, except for combustion. hardly gives carbonic acid.
The small fuel can be constituted, for example, by coal flour, which must be fine enough for its combustion to be instantaneous, or almost instantaneous, and be and, sufficient proportion to reduce the carbonic acid coming from the combustion; or supplied by the charcoal and the water vapor which might be brought by the charcoal or by the air which throws the latter, so that the flame produced consists practically only of carbon monoxide, of hydrogen or of nitrogen, gas that is strictly inactive with respect to the ferro-silicinrn released which is, by definition, highly oxidizable.
The coal thus projected in the form of flour will preferably be a lean coal.
The coal meal can be replaced by any oils or hydrocarbons, finely pulverized, under the condition that the quantity of air employed is determined to burn the carbon in the form of carbon monoxide, and that the hydrogen remains unburned .
Burning proud coal flour, in the form of carbon monoxide; lets get a. temperature of about 2,200 ° C, when the air used is strongly overheated beforehand in a suitable apparatus, and this temperature may be exceeded if the coal flour or the hydrocarbon are themselves preheated . The appended drawing shows by way of example, in a schematic manner, in vertical section, a device for carrying out this process.
As shown in this drawing, this device comprises an rx reverberatory furnace, the laboratory of which is connected at the front and at the rear by means of flues b b1, well insulated against radiation, to recovery chambers of heat c cl, for example filled with refractory bricks.
At both ends of this furnace open <I> d '</I> nozzles cooled by circulating water; not shown; these nozzles alternately inject into the furnace, for example, coal flour, which is distributed by a screw e c ', at adjustable speed and is driven by a slight current of air, preferably hot, projected by a nozzle f f' , engaged can each of the feed nozzles d dl. These d 'nozzles are mounted so that they can be easily removed from the flues and allow only the one in operation to be left in place.
The combustion gases from the furnace a are removed at their exit from the heat recovery chambers c cl by the ducts, g g ', which terminate in a duct cominuii h and are alternately opened and closed by means of registers i il.
In these conduits ç / g 'open, near the recovery chambers. air supply ducts j j ', connected to fans and alternately opened and closed by means of registers -1c Ic'.
The operation of this device is as follows: The registers <I> i </I> and k 'being closed; and the registers k and i 'being open, the air supplied by the duct j passes through the recovery chamber o and goes to the oven a.
One ignites,; (il- the sole of the latter, for example a wood fire, then for example fine charcoal is injected through the nozzle d into the desired proportion to produce carbon monoxide; the charcoal s' ignites rapidly and the temperature of the furnace rises The combustion gases pass through the recovery chamber c, 'to which they give up their heat and are eliminated through the duct g' and the duct h.
When the bricks in chamber cl begin to redden, the flow of gases is reversed by closing registers k and i 'and opening registers <I> i </I> and k'. The fine carbon is then injected in a determined quantity through the nozzle, so as to produce a flame which gives practically no carbonic acid. The combustion of this coal in the cc furnace becomes more lively, since it is done with hot air.
The combustion gases in this case pass through the recovery chamber c, which heats up while the chamber c 'cools.
The direction of the gas current is thus alternately reversed after a certain time, so as to reduce, as desired, the variations in temperature of the air supplying the furnace.
When the furnace has been brought to the suitable temperature, one introduces on the bottom of this furnace, either by the door, lion represented, or by the holes of loading, the silica and the iron oxide previously mixed of the quantity of carbon necessary and sufficient to effect the complete reduction of this oxide. You can also add the necessary fondants.
Under the action of the high temperature of the furnace, the silica and the iron oxide are reduced by the charcoal, giving ferro-silicon and carbon monoxide, without any reverse reaction being able to occur, then that the flame, almost exclusively composed of inert gases, has no action on the ferro-silicinui produced. The reduced elements melt at the same time as the gangue is combined with the added fondant and faith-denies the floating milk. The slag and ferro-siliciuni are poured after refining, if necessary.
The gases produced by the furnace, being composed practically of carbon monoxide, nitrogen and a small fraction of hydrogen are of great value as fuel.
It is understood that the device described above is given only by way of example and that the shape, dimensions and construction details may be changed.
The present process can also be carried out in a horizontal rotary kiln, yes, preferably; slightly inclined.
This oven may include, in the latter case. at its lower end, a device allowing it to inject hot air and for example coal in the form of flour or oil or a finely pulverized hydrocarbon, in the desired proportions so that the combustion gives practically no of carbonic acid, and, at its upper end, a feed device discharging the mixture of silica, iron oxide and reducing carbon.
Carrying out the present process in a rotary kiln offers the advantage of eliminating the need for heat recuperators, which have the drawback of being able to be soiled by dust from the kiln. In fact, the use of a rotary kiln makes it possible to heat the air supplying the hearth of this kiln in a Cowper device, for example, and to use for this purpose the combustible gases leaving the hay practically cold. -, and which can be dusted before their admission to the superheater unit .: The use of the rotary kiln still offers the advantage of allowing continuous operation.