Brevet FR2521168A1 — publié le 19830812

Lors de l'affinage du plomb, il est souvent nécessaire de retirer du plomb fondu, contenu dans un creuset muni d'un agitateur et d'un couvercle de protection, des impuretés comme du cuivre, de l'étain, de l'antimoine et de l'arsenic Les im- puretés sont successivement retirées par addition au plomb fon- du d'un réactif capable de réagir avec l'impureté pour former une écume qui flotte à la surface du plomb Pendant l'affinage, l'agitateur sert à répartir'le réactif dans le plomb. Les impuretés peuvent être retirées successivement de la même charge de plomb, par exemple 100 tonnes, pendant que ce- lui-ci reste dans le même creuset Selon une variante, les pre- mières impuretés peuvent être retirées dans un premier creuset, puis le plomb transféré dans d'autres creusets pour retirer in- dividuellement les autres impuretés. Dans chacun des cas, il est souvent nécessaire d'ajou- ter au plomb plus d'une charge de réactif pour retirer chaque impureté,et l'écume doit être retirée de la surface du plomb avant chacune de ces additions, et également avant que le plomb une fois affiné soit déversé du creuset La dernière étape avant le déversement est l'addition au plomb de soude caustique pour le purifier en éliminant les dernières traces des impuretés pré- citées ainsi que l'arsenic encore présent, et cette écume caus- tique doit être retirée avant le déversement. Jusqu'à présent, l'écume était généralement retirée par deux hommes, l'un utilisant un racleur destiné à pousser l'écume sur la surface du métal vers l'autre, équipé d'une pel- le perforée qu'il manipule pour ramasser l'écume et, après que le plomb entra ne se soit à nouveau écoulé dans le creuset pour décharger l'écume dans un récipient à écume A cause de l'ou- verture limitée du couvercle de protection; destinée à la mani- pulation des outils, il existe souvent une zone morte qui n'est accessible à aucun outil, dont l'écume ne peut donc être faci- lement retirée Ceci peut avoir pour conséquence une élimination incomplète de l'écume, avec une recontamination due à l'écume pendant une étape d'affinage ultérieure quelconque En outre 2521 168 cette procédure impose d'importants efforts physiques aux deux travailleurs. La présente invention propose un procédé amélioré pour retirer l'écume, qui consiste à racler l'écume vers le haut au moyen d'un râteau sur une rampe inclinée vers le haut et s'é- tendant vers l'extérieur, fixée sur le bord du creuset, pendant qu'un panneau amovible est positionné de façon à s'étendre vers l'intérieur par rapport à la rampe, en aval du courant engendré par la rotation de l'agitateur, pour emprisonner l'écume en un endroit situé en face de la rampe De préférence le panneau amovible est aligné avec un c 8 té de la rampe, vers le centre du creuset Bien que le panneau s'étende vers le bas sur une certaine distance à l'intérieur du plomb fondu, il doit bien entendu être disposé de façon à ne pas perturber l'action de l'agitateur. Ce procédé permet l'extraction manuelle de pratiquement la totalité de l'écume,par un seul ouvrier, le plomb s'écoulant à nouveau dans le creuset lorsque l'écume est acheminée vers le haut le long de la rampe par le ràteau Le râteau est de préfé- rence muni de fentes, afin de contribuer à l'écoulement du plomb à partir de l'écume L'angle d'inclinaison de la rampe est de préférence compris entre 10 et 30 La pente peut être plus raide à l'extrémité de la rampe adjacente au creuset qu'à son extrémité extérieure. Il est préférable d'entratner l'agitateur à une vites- se inférieure à la normale lors de l'extraction de l'écume, a- fin d'éviter la formation d'une écume excessive. Le procédé décrit jusqu'ici fait état de la modifica- tion d'un creuset d'affinage du plomb en lui ajoutant la rampe et le panneau amovible Comme mentionné ci-dessus, il peut être mis en oeuvre par un seul ouvrier. L'invention propose également, comme expliqué plus bas plus en détail, un fonctionnement motorisé du râteau qui ache- mine l'écume vers le haut le long de la rampe Dans ce cas au- cuh travail manuel n'est nécessaire, à part la mise en service, lorsqu'elle est souhaitée, du mécanisme d'entraînement du râ- teau Avec un fonctionnement motorisé du râteau, il est cepen- dant possible de retirer l'écume sans faire appel à un panneau, en arrêtant l'agitateur et en poussant l'écume à la main vers la rampe. L'invention est décrite plus en détail ci-dessous, en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la Fig 1 est une élévation latérale en coupe d'un creuset d'affinage dans lequel l'écume est retirée A la main, la Fig 2 est une vue de dessus correspondante, par- tiellement en coupe, la Fig 3 est une élévation latérale d'un creuset d'affinage prévoyant une extraction motorisée de l'écume, la Fig 4 est une vue de dessus correspondante, et la Fig 5 est un schéma représentant une partie d'un système de commande associé. Des numéros de référence identiques désignent des par- ties identiques d'une figure à l'autre. Comme le montrent les figures 1 et 2, le creuset 10, dans lequel le plomb fondu est entratné par un agitateur moto- risé 13 dans la direction indiquée par la flèche A, est pourvu d'une rampe 11, dont l'extrémité supérieure est disposée à l'a- plomb d'un récipient à écume 12 Le creuset 10 est muni d'un couvercle de protection 14 et d'une goulotte de déversement 15, Pendant l'extraction de l'écume, un panneau amovible 16 est placé dans le creuset 10 dans la position représentée, de fa- çon à provoquer l'accumulation de l'écume au devant de la rampe 11 Le panneau 16 s'étend au-dessus de la surface de l'écume et vers le bas à l'intérieur du plomb, par exemple de 15 cm. L'écume est raclée vers le haut le long de la rampe 11 par un ouvrier 17 utilisant un râteau 18. L'appareil représenté sur les figures 3 et 4 est globa- lement similaire mais, dans le cas présent, le râteau 18 est entraîné par une unité d'entraînement 19 montée sur une plate- forme 20 L'unité d'entratnement 19 consiste en deux vérins pneumatiques L et S, le râteau 18 étant fixé à la tige du pis- ton du vérin le plus long L. Le vérin est monté oscillant en 21 sur un élément de cadre 22, et peut être déplacé autour de l'axe 21 par le vé- rin le plus court S dont la tige du piston est articulée sur le cylindre du vérin L, et qui est monté oscillant à son ex- trémité inférieure sur la plateforme 20. En fonctionnement le râteau 19 est déplacé sous l'ef- fet d'une commande 'automatique, comme décrit ci-dessous, le long du trajet représenté en traits mixtes sur la Fig 3, pour réaliser des cycles d'opération successifs sous la commande as- sociée des deux vérins, au cours de laquelle il est d'abord étendu jusqu'au point P, puis abaissé vers le point Pl, juste au-dessous du niveau du plomb 23, puis déplacé le long du tra- jet indiqué et enfin, le long de la rampe 11. Afin d'empocher que le bras de levier produit par l'al- longement complet de la tige de piston n'exerce une force ex- cessive sur l'appui d'extrémité avant du vérin pneumatique L, ce dernier présente un prolongement cylindrique vers l'avant 24 qui tient lieu de support de sa tige de piston à ses deux extrémités L'air chassé du cylindre du verrou L traverse le prolongement 24 pour être refroidi L'étanchéité avant du pro- longement 24 sert également à chasser la poussière du cylindre du vérin L. Comme le montre la figure 5, la circulation d'air vers les vérins L et S est assurée par des électrovannes A et B dont les enroulements actionnés par un dispositif de comman- de électronique et des commutateurs à lames magnétiques L 1-L 5 associés au cylindre du vérin L, et 51-54 associés au cylindre du vérin S, qui détectent le déplacement des pistons en un ma- tériau magnétique, à l'intérieur des cylindres Le dispositif de commande peut être programmé en fonction du niveau de plomb dans le creuset, et des déplacements et du nombre de courses nécessaires au râteau 18 pour traiter toute écume particulière. L'unité d'entra Snement peut bien entendu être utilisée avec des creusets d'affinage de plomb de tailles et de capacités différentes et, lorsqu'elle est installée, lesdits commuta- teurs à lames sont choisis de façon à impartir au ràteau la course appropriée pour le creuset particulier avec lequel l'u- nité d'entraînement doit être utilisée Le dispositif de com- mande peut également assurer la commutation automatique de l'a- gitateur 13 à une vitesse plus lente, et la mise en place et le retrait du panneau 16 Un dispositif de sécurité peut 9 tre incorporé pour arrêter automatiquement le fonctionnement du rateau en cas d'urgence. Comme le montre la figure 5, de l'air sous pression est admis dans les vannes A et B par un conduit 25, et l'air est acheminé des vannes A et B respectivement vers les vérins S et L, à travers des régulateurs d'écoulement 26 et s'échappe des vannes A et B à travers des conduits 27 et 28. On décrit ci-après un cycle de fonctionnement type, sous la commande du dispositif de commande électronique. 1 Rétraction du vérin vers le capteur 51; déplacement de la vanne A vers la droite. 2 Rétraction du vérin L vers le capteur L 1; déplacement de la vanne B vers la droite. 3 Extension du vérin L vers le capteur L 2 (L 3, L 4 ou L 5); dé- placement de la vanne B vers la gauche. 4 Extension du vérin S vers le capteur 52 ( 53 ou 54); dépla- cement de la vanne A vers la gauche. Rétraction du vérin L pendant le temps t 1 (si le vérin L s'est étendu jusqu'en L). 6 Rétraction du vérin L et extension du vérin S pendant le temps t 2 (si le vérin L s'est étendu jusqu'en L 5). 7 et 8 Comme les phases 5 et 6 (si le vérin L s'est étendu jusqu'en L 5 ou L 4). 9 et 10 Comme les phases 5 et 6 (si le vérin L s'est étendu jusqu'eh L 5, L 4 ou L 3). 11 Rétraction du vérin L pendant le temps t 1. 12 Rétraction du vérin L jusqu'au capteur L 1, pendant l'exten- -sion du cylindre S. 13 Rétraction du vérin S jusqu'au capteur Si. 14 Retour à l'étape 1. De préférence la rampe 11 est raccordée à la paroi du creuset 10 par un épaulement arrondi, au point 29. L'invention fournit ainsi un nouveau système manuel ou automatique pour retirer l'écume d'un creuset d'affinage du plomb, ainsi qu'un nouveau dispositif à pression de fluide pour impartir des déplacements composés à un outil du type représen- té sur les figures 3 et 4 On notera que, si on le souhaite, les vérins de l'outil peuvent être m As de façon hydraulique. L'appareil décrit s'est avéré efficace pour retirer des écumes et peut s'adapter à des variations substantielles du niveau de plomb dans le creuset La largeur du râteau est de préférence comprise entre 22,5 et 60 cm, et sa hauteur est de préférence de 15 cm. Dans une opération d'affinage type, on a utilisé un creuset de 60 tonnes pour recevoir du métal chaud directement à partir de deux fours de fusion La première étape du proces- sus d'affinage secondaire a été effectuée dans ce creuset Une machine à écume telle que représentée sur les figures 3 et 4 a été fixée sur ce creuset, et une séquence d'affinage type est indiquée ci-dessous 15 tonnes de plomb à 900 OC ont été déversées dans le creuset, qui contenait 45 tonnes de métal à 450 Oc. à 20 Kg de sciure ont été ajoutés et agités dans l'écume qui s'est formée (à cause du refroidissement du métal arrivant) pendant environ 15 minutes L'agitateur tournait à 320 tours/minute Il s'est formé environ 1 tonne d'écume conte- nant un peu de cuivre, du laitier et environ 70 % de plomb La température du métal était tombée à environ 500 O C. On a alors utilisé la machine à écume pour retirer cet- te écume L'agitateur était utilisé pour amener l'écume autour du panneau, o il a été emprisonné et retiré par le râteau. Une tonne d'écume a été enlevée en 10 minutes ( 25 mi- nutes seraient nécessaires pour réaliser cette opération à la main) ' On a laissé refroidir le plomb jusqu'à 450 C, puis on a pompé 15 tonnes de plomb pour les transférer dans le creu- set suivant, o un raffinage ultérieur a été effectué. R E V E N D I C A T I O N S 1 Procédé pour éliminer l'écume du plomb fondu con- tenu dans un creuset d'affinage du plomb ( 10) muni d'un agita- teur ( 13), caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes consistant à racler l'écume vers le haut au moyen d'un râteau ( 18), sur une rampe ( 11) inclinée vers le haut et s'étendant vers l'extérieur, fixée au rebord du creuset, pendant qu'un panneau amovible ( 16) est positionné de façon à s'étendre vers l'intérieur par rapport à la rampe, en aval du courant engen- dré par la rotation de l'agitateur, pour emprisonner l'écume dans un endroit situé en face de la rampe. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'angle d'inclinaison de la rampe ( 11) est compris entre 10 et 300. 3 Creuset d'affinage du plomb, comportant un agita- teur ( 13), caractérisé par le fait qu'il comprend une rampe ( 11) s'étendant vers le haut et vers l'extérieur, fixée au bord du creuset, et un râteau motorisé ( 18) actionnable pour racler l'écume à partir de la surface du métal fondu contenu _ dans le creuset et vers le haut sur la rampe. 4 Creuset d'affinage du plomb selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il comprend un panneau f 16) po- sitionné pour emprisonner l'écume dans un endroit situé en fa- ce de la rampe. 5 Creuset d'affinage du plomb selon l'une des re- vendications 3 et 4, caractérisé par le fait qu'il comprend un premier vérin (L) fonctionnant par pression de fluide disposé longitudinalement par rapport à la rampe au-dessus de celle-ci, ledit vérin étant actionnable pour impartir au râteau ( 18) un déplacement iongitudinal, et étant monté oscillant à son ex- trémité avant sur un support fixe ( 22), un second vérin fonc- tionnant par pression du fluide (S) positionné au-dessous du premier vérin (L), et actionnable pour déplacer le premier vé- rin autour de son axe d'oscillation, et un système de commande destiné à commander l'admission de fluide sous pression dans les vérins, pour que le râteau ( 18) exécute des courses suc- cessives de raclage de l'écume, accompagnées par des déplace- ments vers le haut et vers le bas. 6 Creuset d'affinage du plomb selon la revendica- tion 5, caractérisé par le fait que le premier venu (L) pré- sente un prolongement cylindrique vers l'avant ( 24) qui tient lieu de support à ses deux extrémités pour sa tige de piston.