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"PROCEDE DE REDUCTION DES MINERAIS SULFUREUX EN METAUX,MAT-
TES ET SCORIES.
Dans la réduction métallurgique contemporaine des mattes dans l'industrie du plomb, du cuivre et d'autres métaux à l'exception du fer, on traite des scories riches en protoxyde de fer, contenant plus que 15% de FeO, et des mattes qui pos- sèdent une grande capacité de dissoudre du métal vierge au pur,
Contrairement à ce qui précède, le procédé suivant la présente invention traite des scories pauvres en FeO et des mattes correspondantes contenant des sulfures de métaux légers et permettant de réaliser une séparation nette entre métal brut
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et matte.
Le procédé est basé sur des nouveaux principes découverts par l'inventeur, concernant la formation de couches, et la ré- partition des éléments dans le système polyphasé métallurgique: métal, sulfure, silicate, -ces nouveaux principes étant appli- qués en combinaison avec les anciens procédés métallurgiques de fusion ou de réduction.
Si l'on considère les différents sulfures métalliques au point de vue de leur état cristallin d'une manière purement su- perficielle, on trouve, que certains d'entre eux présentent un aspect nettement métallique, comme par exemple le MoS2; PbS, NiS, CoS; Cu2S; FeS,- d'autres, comme par exemple le SnS,CdS et cer- taines blendes de zinc à teneur de sulfure de fer, etc, un aspect demi-métallique,-tandis qu'encore d'autres, comme par exemple le ZnS et le MnS purs,ecainsique tous les sulfures des métaux lasers possèdent un aspect entièrement non métallique. Lors d'un examen plus approfondi on constate, que les propriétés physiques des sulfures correspondent assez bien à leur aspect.
Les sulfures dits "métalliques" conduisent par exemple le courant électrique tout à fait comme les métaux, sans entraînement de matière, tandis que les sulfures dits " non métalliques " à 1'état de fusion, con- duisent le courant électrique d'une manière électrolytique (c'est- à-dire avec entrainement de matière).
Au point de vue métallurgique, une propriété dite " métallique" très importante des sulfures de certains métaux lourds consiste dans leur capacité de dissoudre à leur état de fusion du métal vierge, ou d'être dissouts par du métal vierge. Cette propriété diminue, dans la série des sulfures ,avec la diminution de la nature métal- lique des sulfures données. Ainsi, par exemple, le FeS possède un aspect métallique, et peut être mélangé à l'état de fusion à une température suffisamment haute, en quantités illimitées avec du fer métallique.
Par contre, par exemple le A12S3possède un aspect non
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métallique, et est, à l'état de fusion, complètement indissoluble dans de l'aluminium métallique (ou dans d'autres métaux vierges).
Des métaux vierges, comme par exemple le fer et l'aluminium, sont généralement mélangeables ou solubles entre eux d'une manière illi- mitée.
En considérant les différences essentielles entre un métal (M) et son sulfure (MS) qui est formé par ses composantes suivant la formule: M + S = MS + X. où X désigne la chaleur de formation, on trouve par la comparaison des différents sulfures, que la chaleur de formation y joue un
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rôle important s'énongant par la règle suivante: "les rari,étés, métalliques des sulfures métalliaues diminuent avec l'accroisse-
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ment de la chaleur de formation par ramme-atome de soufre .
Dans le tableau suivant sont classés les sulfures métalliques les plus usuels dans l'ordre d'augmentation de la chaleur de for mation par gramme'*atome de soufre.
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Formule <SEP> chimique <SEP> Chaleur <SEP> de <SEP> formation <SEP> Chaleur <SEP> de <SEP> Nature <SEP> et
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ou 20.3 20.3 "métalli-
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<tb> Cus2 <SEP> 21.9 <SEP> 21.9 <SEP> que
<tb> FeS <SEP> (cristallin) <SEP> 24.- <SEP> 24.FeS <SEP> (amorphe <SEP> 18.8 <SEP> 18,8
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<tb> Sns <SEP> ? <SEP> ?
<tb> Cr2S3 <SEP> ?
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Cd3 34.4 34-".4 "ddàa-tùbQ1i. que." AlOS3 126.4 42.1 AlaS3 ÎÉIÀ ZnS 43.-* 43."
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<tb> MnS <SEP> 45. <SEP> 6 <SEP> 45.6
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sis 99.3 99.3 "non-éta1.13.
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BaS <SEP> 102.9 <SEP> 102.9 <SEP> que
<tb> K2S <SEP> 103.5 <SEP> 103.5
<tb> Li2S <SEP> 105.0 <SEP> 105.0
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Il résulte de ce tableau, que les sulfures métalliques ayant moins qu'environ 28 Cal par gramme-atome de soufre possè- dent des propriétés métalliques", tandis que les sulfures métal- liques avec une chaleur de formation d'au dessus de 40 Cal par gramme-atome de S sont distinctement " nonmétalliques ".
De plus, le tableau montre, que les sulfures " métalliques" sont exclusivement des sulfures de métaux lourds, tandis quetous les sulfures des métaux légers et seulement les sulfures des mé- taux lourds les plus actifs (comme le Zn, Mn) sont " nonmétalliqes" Il y a en outre le fait particulier qu'à 1exception de quelques uns, tous les sulfures sont solubles entre eux à l'état de fusion et en outre, que la nature métallique de ces solutions de sulfures entre elles dépend de la chaleur de formation moyenne par gramme- atome de soufre, et ceci de manière que les mélanges de sulfures en fusion, ayant une chaleur de formation moyenne en dessous de 24 Cal environ par gramme-atome de soufre, sont "métalliques", tandis que les mélanges de sulfures en fusion, ayant une chaleur, de formation moyenne au dessus de 40 Cal, environ, par gramme-atome de soufre,
sont "non métalliques" (Les chiffres relatifs à la chaleur déformation moyenne des mélanges de sulfures en fusion, à laquelle il faut se tenir, se rapportent ici aussi bien que dans tout ce qui suit, à une chaleur de formation du FeS de 24 Cal, par gramme-atome de S.).
Dans cette découverte on possède un moyen de régler la forma- tion des couches dans le système métallurgique polyphasé: métal, sulfure, silicate. La métallurgie contemporaine traite des sulfures en fusion, (ou mattes), qui possèdent un grand pouvoir dissolvant vis à vis du métal vierge, de sorte qu'une précipitation fraction* née de métal brut hors de ces mattes, à l'état de fusion ne réussit que d'une manière très imparfaite.
Si, par contre, on ajoute à ces mattes, suivant le principe de l'invention décrit plus haut, autant de sulfure d'une chaleur de formation élevée, que la chaleur de formation moyenne, de la charge ou du sulfure en fusion, en est por-
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tée à environ 25 jusqu' à, 35 Cals ou plus, par gramme-atome de S, la matte perd sa capicité de retenir ou de lier du métal vierge à l'état de fusion. Le métal vierge maintenu à l'état de solu- tion est cédé,à une phase métallique qui, déjà au moment de fu- sion, est nettement séparée de la phase de sulfure.
Pour obtenir une bonne réalisation pratique du procédé, il est avantageux de maintenir la phase de sulfure recouverte d'unecroire de sili- cate. ]Sa formation des couches métal et sulfure s' obtient a' une manière particulièrement rapide et parfaite, si les phases sont rapidement amenées à un état d'équilibre chimique par une courte électrolyse des matières en fusion, lors de laquelle on emploie la phase de silicate comme électrolyte, et le sulfure et le métal comme cathode.
Toutefois cet état d'équilibre, avec couche de sulfure con- tenant du sulfure de métal léger, peut être atteint immédiatement lors de la première opération de fusion, par un phoix approprié de la composition de la charge et par un dosage appropria du charbon de réduction qu'on y ajoute, et c'est ce dernier procédé de fusion, avec les conséquences qui en résultent, qui constituent l'objet proprement dit de la présente invention.
Dans le réglage de la formation des couches, et pour la netteté de la séparation des couches dans le système métallurgique polyphasé,-métal, sulfure, silicate,-joue un rôle important la découverte de l'inventeur, que non seulement la netteté de séparation entre mé- tal et sulfure dépend de la chute d'énergie entre ces phases, mais-aussi que la séparation entre sulfure et oxyde, ou silicate, dépend de la chute d'énergie entre les phases. Si, par conséquent, on amène une séparation nette entre sulfure et métal par l'addition de sulfure de métal léger, on diminue simultanément la chute d'é- nergie entre sulfure et silicate, et on augmente ainsi la solubili- té mutuelle de ces phases. C'est pourquoi on n'ose pas ajouter trop de sulfure de métal léger lorsqu'on travaille suivant le sys- tème triphasé.
Pratiquement il est avantageux de maintenir la chaleur de formation moyenne de la couche de sulfure par
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gramme-atome de S entre 25 et 35 calories.
Dans l'appréciation, ou le jugement, de la chute d'énergie entre sulfure et oxyde, joue un rôle très important la cons- tatation de l'inventeur, conformément à laquelle on trouve aussi dans la série des oxydes,-quoique d'une manière moins évidente que dans les sulfures,- une différenciation en natures dites "métallique" "demi-métallique" et " non métallique Il , mais qu'il y a un grand écart entre les valeurs absolues des chaleurs de for- mation des sulfures et des oxydes correspondants, vu que la natu- re "métallique" des oxydes métalliques semble s'étendre surun plus grand intervalle d' énergie que celle des sulfures. On connut la grande solubilité du protoxyde de cuivre dans du cuivre fondu et malgré cela la chaleur de formation du protoxyde de cuivre est de 43,8 Cal, pour laquelle les sulfures, par exemple ZnS, MnS, A12S3 sont entièrement non métalliques.
Les minerais de fer oxydés ayant des chaleurs de formation d'environ 65 cal par gramme-atome d'oxygène, possèdent une aspect "métallique" ou "demi-métallique".
La zone de limite entre "demi-métallique" et "non métallique" qui est située pour les sulfures entre 30 et 40 calories par gramme-atome de soufre, semble être située pour les oxydes entre 70 et 80 cal.par gramme-atome, d'oxygène. L'oxyde de zinc ayant une chaleur de formation de 84,8 cal, est d'un blanc pur et non métallique, et sa position dans la série des oxydes peut être con- sidérée comme correspondante à la situation de sulfure de zinc (43 calo) dans la série des sulfures.
A une distance d'énergie entre métal et oxyde de métal d'environ 80 cal par gramme-atome d'oxygène, la solubilité de l'oxyde dans le métal casse prati0 quement. Similairement à ce qui été décrit pour les sulfures, on peut donc atteindre, ici également, une séparation, nette vers la phase métallique (ou vers la phase de sulfure) par le fait, qu'on augmente suffisamment la distance d'énergie entre les phases par l'addition d'oxydes d'une chaleur de formation élevée.
En choisissant les oxydes à ajouter, il faut avoir soin, à ce
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que ces oxydes possèdent une affinité suffisante aux oxydes déjà présents d'une chaleur de formation inférieure,
On peut réaliser les conditions susmentionnées pour une séparation nette, aussi bien entre métal et sulfure, qu'entre sulfure et silicate (ou oxyder, dans une seule opération de fusion, lorsqu'on remplit, lors de la fusion, certaines conditions au point de vue charge.
73' appareil et la réalisation de la fusion restent en général, les mêmes que ceux utilisés jusqu'ici, mais toute la marche ou le processus de fusion est transplanté ou déplacé dans un autre domaine du système métalurgique poly- phasé métal, sulfure, scorie, par Ie fait, que le degré de réduc- tion " (cette expression sera définie dans la suite), du système est considérablement augmenté. Pour pouvoir comprende et appli- quer en pratique les indications susmentionnées, il est nécessaire d'avoir une bonne orientation sur les différents équilibres chimiques du système métallurgique polyphasé; métal, sulfure, silicate, à une teneur variable d'oxygène et de soufe.
On peut se représenter 1' équilibre chimique du système; -métal, suiftire, silicate- comme le résultat d'une concurrence de tous les éléments présents de s'approprier les quantités manquan- tes de soufre et d'oxygène. Les éléments se répartissent, à cet état de concurrence ou d'équilibres, entre les différentes phases d'une manière telle, que l'énergie de formation libre du système entier atteint le maximum.
De même la formation des couches du sys- terne à l' état de fusion dépend.-comme indiqué plus haut,-des énergies de formation des différentes phases liquides ou en fusion, en ce qu'il existe certaines" chutes d'énergie" aussi bien entre métal et sulfure qu'entre sulfure et oxyde ou silicate, ces chutes d'énergie étant la cause principale de la séparation des phases. Si du soufre est ajouté au système, une quantité équivalente de métal phsse, sous développement d' énergie, de la phase métallique dans la phase de sulfure.
Si de l'oxygène est ajouté au système, une quantité équivalente de métal passe sous
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développement d'énergie, de la phase métallique dans la phase de sulfure une quantité correspondante de métal passant simul- tanément de la phase de sulfure dans la phase de silicate. Si, inversement à ce quiprécède on élimine de la phase de silicate de l'oxygène par application d'énergie, il en résulte, qu'une quantité équivalente demétal passe de la phase de silicate dans la phase de sulfure, une quantité correspondante de métal (autre métal) passant simultanément de la phase de sulfure dans la phase métallique.
Ces passages d'éléments de la phase de silicate dans la phase de sulfure, aussi bien que le passage simultané de métal de la phase de sulfure dans la phase métallique, se produisent dans des suites déterminées, en ce que les éléments,. dont le passage demande la moindre quantité d'énergie, passent les premiers. Le plus souvent il y a toutefois passage simultané de plusieurs éléments, mais en Quantités, ou rapports de quantités, différents, suivant leur, concentrations dans les phases et leur situation dans la suite de réduction de silicate en sulfure ou de sulfure en métal.
Des travaux antérieurs de l'inventeur parlent déjà d'un pro- cédé, qui permet de diminuer progressivement dans le système: métal, sulfure, silicate, en fusion, la quantité présente d'oxy- gène du dé soufre, en provoquant ainsi un déplacement graduel de 1' équilibre chimique entier du dit système. La mise en expérience du procédé à donné une excellente occasion d' étudier les diffé- rents équilibres du système métallurgique polyphasé, à des degrés de réduction variables. Le procédé consiste en ce qu'on utulise la phase de silicate (ou de scorie) comme électrolyte. Les phases métallique et de sulfure font cathode, tandis qu'en qualité d'anode on utilise une électrode en charbon, qui plonge dans la phase de silicate.
Aussitôt qu'on établit le circuit électrique, les cathions de la phase de silicate cheminent vers la surface de la phase de sulfure formant cathode, en étant ici réduits, dans une suite déterminée, de silicate ou d'oxyde en sulfure, une quantité
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équivalente de métal passant simultanément de la phase de sulfure dans la phase métallique. Simultanément les anions de la phase de silicate, principalement du SIo3, cheminent vers l'anode en charbon, où ils sont neutralisés en dégageant de l'oxygène, qui se combine avec la matière constitutive de l'anode et s'évacue sous forme de CO Aussi longtemps que l'électrolyse se poursuit de cette manière, on peut la représenter schématiquement par les réactions suivantes: I. FeS + MO + C Fe + MS + CO + XCal.
2. FeS + MSi03 + 0 = Fe + MS + SiO2 + CO + XCal.
Si on établit ces réactions, par exemple en cas de dissocia- tion du FeS, pour les éléments principaux se rencontrant dans la phase de silicate ( ou de scorie), les différences des chaleurs de formation par gramme-atome de S donnent un premier aperçu, quelque peu grossier, de la suite de réduction des différentes composan- tes de la phase de silicate. Dans toutes ces réactions il se dé- gage à l'anode du CO, et à la cathode du Fe, de sorte que la différence des énergies nécessaires à la réduction des éléments de l'état de silicate, ou d'oxyde, à l'état sulfure, s'exprime ou se manifeste par les différences entre les chaleurs déformation par gramme-atons de S,-les composantes, dont la réduction exige la moindre énergie, étant naturellement réduites les premières.
Les réactions sont réunies dans le tableau N 2 figurant ci- dessous.
Tableau NE 2.
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<tb> par <SEP> grammeatome-de <SEP> S
<tb> cal. <SEP> Kg-Cal.
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Io FeS + K20 + C = Fe + K2S + CO -h-T0.4 + T0.4 2. FaS +Na2Q + C = Fe + Na2S + CO + 2.5 + 2.5 3. FeS +Ba0 +.- C = Fe + BaS + CO - 25,4- 25,4 4. FeS +Li20 + C = Fe + Li2S + CO - 29,8 .. 29,$ 5. FeS +Ca0 + C = Fe 4F CaS + CO 32.1 ... 32.I 6. FeS +FeO + C = Fe + FeS + CO - 36.5-'36.5 7. FeS +ZnO + C = Fe+ZnS + CO - 36.6-36.6 8. Fes +Mno + c = Fe + MnS + Co - 4a. x - 40.1 9. FeS+MgO + C = Fe + MgS + Co .. 58.9 - 58.9 10. 3Fes +A1203 + 3C = 3Fe + A12S3 + 3Go -250.7 83.6 II. 3FeS +B203 + 3C = 3Fe + B3S3 + 300 -T8I.3 w 60.4 12. 2FeS +SI02 + 2C = 2Fe + SiS2 + 2C0 -129.8-64.8 13. 2FeS +Ti02 + 2C = 2Fe + TiS2 + 2C0 -? - hoch 14. FeS +ZnSi03 + G = Fe + zus -1t Si 02 +00- 39.5 39.5 15. FeS +BaSi03 + G = Fe + BaS + Si02 +cl-40.0 -40.0 16. FeS +Na2S'03 + C = Fe + Na2S + Si02 +COp 4I,6 4I.6 17. FeS +FeSi03 + C = Fe + FeS + Si02 +C0 45,4 45.4 18.
FeS +MnSi03 + 0=Fe + MnS + Si02 +co- 45.5 .. 45.5 19. FeS +CaSi03 + C =- Fe + cas + Si02 +CO- 49.9 - 49.9 20. FeS +MgSi03 + C = Fe + MgS + Si02 +CO- ? ca 7T,0 21. 4FeS +A12Si207 + 3C = 4Fe + 2SiS2 +A1203 +4CO-274.3 - 68.6 22. 3FeS +A12Si207 + 30 = 3Fe + A12S3 +2S102 +3(;0-265.6 88.5 23. FeS +L12Sio3 + C = Fe + L12S + S102 +CO- 94.8 94,g 24. FeS +lui03 +, 2C = 2Fe + SiS 2 + L12O +200Il!lI94.8 .. 97.4
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Les réactions 1 à 10 donnent une image des situations qui s'établissent lorsque la phase d'oxyde ou de silicate est très basique, tandis que les réactions II à 24 correspondant aux situations, dans une phase de silicate neutre ou acide.
Le différence entre scorie basique et scorie acide est particuliè-
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rement petite dans le cas de l'a.lumini1ilm (réactions 10 et 22), et particulièrement grande dans le cas du lithium (réactions
4 et 23). D'après les différences de chaleur de formation des réactions 14 à 18, on voit, que les métaux zinp, barium, sodium sont situés,-au point de vusuite de réduction de silicate en sulfure ,-peu avant,-par contre le manganèse après, mais très près, de la place occupée par le fer, tandis que le calcium et le magnésium demandent une plus grande énergie, et l'aluminium une énergie beaucoup plus grande pour leur réduction de silicate en sulfure.
Bour le présent procédé il est très intéressant que les métaux légers potassium, sodium et barium soient situés dans la suite de réduction de silicate en sulfure ,avant ou à. côté du fer, vu que ce fait offre un moyen, même dans le cas où on traite une scorie à forte teneur en protoxyde de fer, de réduire des mattes
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contenant du sulfure de métal léil'er et se trouvant en équilibre avec la scorie. A cet effet, il suffit d'ajouter seulement les dits métaux légers en quantités correspondantes.
La suite de réduction, de silicate en sulfure, àlaquelle on peut s'attendre du tableau susmentionné, se vérifie par l'ex- périence pratique, et se présente environ coma suit:
Métaux lourds précieux, demi-précieux, etc. ( par exemple
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PtpAu,,AgOA,s,Sb MoNio0o$Cu>Pb)-Zns-(Sn),-Ke-Na,Bap-Pes-(C,r)e-mn,-Ga -Mg,-Al,-(Li).
Il est naturel, que lors de la mise en pratique duporocédé, cette suite ne se manifeste pas de manière , qu'un élément est réduit uniquement après celui qui le précède et à un état nette- ment séparé de ce dernier. Il s'agit plutôt d'un équilibre chimique
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déplaçable ou mobile ,et réglable dans depetits intervalles, dans lequel la répartition des éléments présents est détermi- née en silicate, sulfure et métal, et par le degré de réduction donné du système.
Il résulte de ceci, que le degré de réduction (donné) est déterminé par l'élément passant ou réduit le dernier à la phase desulfure, de sorte que théoriquement il y a autant de degrés de réduction qu'il y a d'éléments dans la suite de réduction, Ce simple fait était jusqu'ici inconnu dans la métallur- gie, et sa découverte offre la possibilité d'opérer réallementd'u- ne toute autre manière avec le système métallurgique polyphasé qu'il en était jusqu'ici en ce sens qu'on peut, par l'observa- tion ou le maintien de certaindegrés de réduction, par exemple, réduire certains éléments complètement en sulfure, si en con- naissant d'avance, ou en constatant par expériences leur position dans la suite de réduction.
Si on ajoute, par exemple, au sulfure defer en fusion, un mélange d'oxydes en fusion, ou unephase de silicate, qui con- tient à côté des composantes ordinaires des scories, encore une certaine quantité d'oxydes d'autres métaux lourds plus précieux, on obtient, comme ceci est connu de l'ancienne métallurgie, par une réaction purement chimique entre phase de silicate et phase de sulfure (conformément à l'équation de réaction : Cu20+FeS=Cu2S+FeO), une réduction de llus grande quantité des métaux- lourds qui sont plus précieux que le fer, de la phase desilicate à la phase de sulfure, les dits métaux étant remplacés dans la phase de silicate par une quantité équivalente defer.
De cette manière il résulte une phase de silicate, dont la composition est à peu près la même que celle des scories ordinaires deréduction des mattes, scories riches en protoxyde de fer. La teneur de la phase de sulfure en FeS constitue en même temps, pour ainsi dire, une sûreté contre la scorification des métaux lourds plus précieux.
Ce ne sont que les métaux lourds dont la position dans la suite de réduction de silicate en sulfure est proche de celle /
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du fer (comme par exemple le zinc, le manganèse, le chrome et autres,) qui restent, comme le fer lui-même , en pourcentage considérable dans la phase de silicate. Si cette phase de sili- cae est réduitdavantage, par exemple par l'application de l'électrolyse susmentionnée, aux matières en fusion, c'est en première ligne le fer qui est réduit de silicate en sulfure, mais en même temps aussi des quantités ou proportions déterminées des dits métaux lourds Zn,Mn, etc.. ainsi que des métaux légers comme par exemple le potassium, le sodium et le barium, qui se réduisent aussi facilement que le fer, d'oxyde en sulfure.
En même temps la teneur, déjà faible, de la phase de silicate en métaux lourds plus précieux est diminuée dayantage Ce n'est que lorsque la réduction est avancée à un point, où la teneur de la pha- se de silicate en -(FeO + FeS) est diminuée d'une certaine mesure (dans les scories basiques à environ 7% (FeO + FeS), dans des scories acides à des teneurs considérablement plus faibles) que des quantité perceptibles de calcium et de magnésium com- mencent à être réduites en sulfure.
En même temps le sulfure defer cesse de servir de protection contre la scarification des métaux lourds plus précieux, ce râle étant maintenu par la teneur de la phase de sulfure en sulfure de calcium et en sulfure demagnésium,
Lors de l'avancement de la réduction,surtout lorsque les teneurs de laphase de silicate en oxyde de calcium et en oxyde de magnésium ont été réduites à des quantités faibles, ce sont les oxydes les plus difficiles à réduire, par exemple, l'oxyde d'aluminium, qui commencent à être réduits en quantités percep- tibles en sulfure. Lors d'uneréduction ultérieure on peut, le cas échéant, faire disparaître toute la phase d'oxyde ou de si- licate.
Il résulte de ce qui précède, que la répartition des dit- férents éléments dans le système triphasé,-méta;, sulfure,sili cate, change vec le degré de réduction. défini plus haut du
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système.-et on peut,-en vue du rapport existant entre scorie et matte,et en vue des composantes ordinairement dominantes des scories et des mattes,-diviser le tout par groupes en périodes ou états de réduction comme suit :
I) La 'période de -protoxyde de fer est caractérisée par une phase dE²'silicate, qui est riche en FeO jusqu'à un minimum d'environ 7% (FeO + FeS),et par unephase de sulfure qui est presque libre de CaS,MgS, A12S3etc, mais le plus souvent riche en FeS, le sulfure de fer constituant, durant cette période, une protection contre une scorification oxydée des métaux lourds plus précieux. Si la phase de silicate est acide, la limite de cette période se trouve à une teneur en protoxyde de fer con- sidérablement inférieure à celle indiquée plus haut.
Dans cette période un pourcentage considérable des métaux lourds moins pré- cieux, comme par exemple le Zn, Sn, Cr, Mn, et autres passe, avec du protoxyde de fer, dans la phase de silicate, ou est scori- fiè tandis que certains métaux légers, comme le K,Na,Ba,passent déjà durant cette période, partiellement dans la phase de sulfure.
La perte par scorification en métaux plus précieux, comme par exemple le Pb,Cu, est sensible dans cette période, surtout lorsqu'on travaille avec une forte teneur en FeO.
2) La -période de sulfure de calcium est caractérisée par une phase de silicate de métaux légers pauvre en fer et contenant du CaO et (ou) du MgO, ainsi que par une phase de sulfure de métaux lourds contenant du CaS et (ou) du mGs. Bans cette pé- riode ce sont aussi les métaux lourds moins précieux Zn,Cr, Mn,Fe et autres, qui sont réduits à un degré assez élevé en sulfure,-ceci se produisant simultanément et d'une manière encore plus accentuée avec les métaux légers K,Na,Ba, et autres.
Le CaS et le MgS constituent dans cette période la protection des métaux lourds plus précieux pontre la scorification oxydée, cette dernière étant considérablement réduite comparativement à la première période.
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3) La période de sulfure d'aluminium, est caractérisée par une phase de silicate ou d'oxyde qui est pauvre en FeO, CaO et MgO etc.., et qui se compose des oxydes ou silicates des -métaux légers les plus difficilesà réduire en sulfures, par exem- ple de A1203 et d'autres et en cas de présence de sulfure de métaux lourds, par une phase de sulfure de métaux lourds à teneur de A12S3 Les oxydes de métaux légers tels que du K,Na,Ba,Ca Mg et d'autres ,sont réduits dans cette périodpresqqe totalement en sulfures. De même le silicium, l'aluminium et le lithium peuvent être réduits dans cette période à un degré très élevé en sulfure ou à l'état élémentaire.
Ces groupe ou périodes qui in- diquent en traits quelque peu grossiers la suite deéduction de silipate en sulfure, peuvent naturellement être subdivisées à volonté, en ce qu'il existe, comme déjà mentionné plus haut, pour chaque composante de laphase de silicate un degré de réduction (réglable) déterminé du système, degré auquel la composante donnée se trouve pratiquemtnà un état suffisamment réduit en sulfure.
La métallurgie actuelle traitant les métaux excepté le fer, travaille, à ce point de vue d'une manière irrationnelle, en ce qu'elle utilise toujours des scories très riches en pro- toxyde de fer de 18 à plus que 50% de FeO, c'est-à-dire des s.cories d'un degré de réduction très bas, et conséquemment d'une scori- fication oxydée correspondamment élevée, aussi bien des métaux lourds plus précieux (comme, par exemple, l'Ag,Cu,Ni,Co,Pb), que surtout des métaux lourds moins précieux (comme par exemple le Zn,Sn,Cr,Mn etc),
Contrairement à cela la présente invention consiste en ce que le processus de fusion dans la réduction, par exemple, des minerais de cuivre, minerais de plomb, minerais de plomb-zinc,-cuivre,
minerais de cuivre-zinc-argent.minerais,complexes d'étain et d'au- tres, est changé en ce sens, qu'on travaille avec un système d'un degré de réduction plus élevé, c'est-à-dire en termes plus précis avec des scories qui contiennent de 15% à 0% de FeO, et avec des
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mattes qui contiennent de 1,5 à 20% dans certains cas moins que 1,5% ou plus que 20% de sulfure de métal léger (en tenant compte de la chaleur de formation moyenne mentionnée plus haut,)
Pendant que la métallurgie contemporaine élimine de ces mélanges de minerais le manganèse, le zinc et d'autres métaux lourds non précieux, par scorification, la présente invention tâche de les accumuler principalement dans les mattes.
Ceci est atteint, outre par un degré de réduction plus élevé, encore par le fait, qu'on travaille la, ou c'est avantageux , avec des scories particulièrement acides, une augmentation de 1'a- cidité des scories entrainant, comme on le sait, une diminution de leur pouvoir dissolvant pour les sulfures. Par l'augmentation du degré de réduction on provoque donc une réduction plus parfaire des composantes voulues en sulfure, et par 11 augmentation de l'acidité de la scorie, on parvient à ce que les sulfures formés (métalliques et non métalliques) s'accumulent essentiellement dans les mattes.
Si l'on se représente que des scories des trois périodes susmentionnées se trouvant en contact avec des mattes de la même composition, la chute d'énergie (comparer ce qui est dit plus haut à ce sujet) entre la phase de silicate et la phase de sulfure est la moindre dans la période deprotoxyde de/fer, elle est plus forte dans la période de sulfure de calcium et elle est la plus ga- grande dans la période deulfure d'aluminium,-et plus grande est la chute d' énergie, plus parfaite est aussi la séparation entre les phases.
Dans les cas, où on ne travaille qu'avec le système biphasé sulfure ,silicate-, restent valables les mêmes considérations que pour le système triphasé : métal, sulfure, silicate,:Mais aussi là, où la phase de sulfure est absente, c'est-à-dire dans la système- silicate, métal, ce sont des circonstances semblables qui se présentent, et il existe une suite de réductions des
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éléments de 1' état de silicate.' ou d'oxyde. en métal.
La métallurgie opère ainsi en un nombre réduit de cas particuliers, sans toutefois reconnaître clairement les prin- cipes y relatifs. La meilleure preuve à cet effet réside dans le traitement contemporain des minerais d'étain, où on traite uniquement des scories riches en protoxyde de fer (10 à 50%Fe0 ce qui donne même après une double refonte des scories, une scorie réductible (absetzbar) qui ne contient pas moins que 2 à 3% d'étain.- Dans la métallurgie de l'étain manque conséquemment la connaissance, que 1'étant est itué dans la suite de réductions de silicate ou d'oxyde de métal, tellement près de la place occu- pée par le fer, qu'une élimination complète de l'étain hors des scories n'est possible qu'avec diminution simultanée de la teneur des scories en protoxyde deer.
Par l'augmentation du degré de réduction des scories d'étain il devient possible suivant la présente invention d'obtenir des soories facilement réductibles, ayant une teneur en Sn considérablement inférieure à 1% . On travaillera, aussi dans la métallurgie de l'étain, encore plus avantageusement, en présence simultanée d'une phase de sulfure, et parfois uniquement avec du silicate et du suivre (sans métal) (comparer plus bas exemple N 30
Puisque l'une des fonctions principales de la teneur en protoxyde de fer des scories des mattes actuelles connues consiste à servir de fondant, pour l'abaissement du point de fusion des scories, il s'agit de se servir suivante nouveau procédé faisant objet de la présente invention d'un substitut au Feo, susceptible d'abaisser le point de ,fusion.
A cet effet, on se servira d'al- calis, particulièrement de Na20 que l'on peut ajouter sous forme den'importe quel sel bon marché. Généralement la présence de 3 à 10% d'alcali dans la charge suffit dans ce but. De même on utilisera pour l'abaissement du point defusion des mattes, lorsqu'elles ont une haute teneur en sulfures difficilement fusibles comme par exemple, le ZnS, MnS, MoS2, à côté d'autres sulfures
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des ou un sulfure alcalin, qui diminue simultanément au degré voulu le pouvoir dissolvant des mattes pour le métal vierge.
On obtient, en vertu de cette composition de la charge et du réglage en résultant du degré de réduction du système, que l'ajou- te en sel alcalin etc, se répartit dans les rapports voulus entre scorie et matte. Il s'est montré, que l'ajoute en alcali produit en outre un effet très avantageux sur la marche des réactions, en ce qu'il agit pour ainsi dire comme un " lubrifiant" , de sorte que les réactions se produisent à des températures considérablement in- férieures qu'ordinairement. Cet effet de l'ajoute en alcali est particulièrement remarquable lorsque des réactions analogues à celles du tableau N 2 doivent se développer d'une manière purement ther- mique.
Les réactions particulièrement importantes:
FeS + CaO + C = Fe+CaS + CO
FeS + MGO + C = Fe+MgS + CO
FeS + CaSi03 + C = Fe+CaS + SiO+CO2
FeS + MgSi03 + C = Fe+MgS + SiO2+CO se produisent seulement à une température très élevée, parce que les matières en réaction et les produits de réaction (CaS et MgS) sont très difficilement fusibles. Par suite de la nécessité des températures excessivement élevées, ces réactions,-qui, jusqu'ici ne sont en somme connues dans la métallurgie qu'uniquement pour la désulfuration du fer, -sont peu usitées dans la métallurgie des métaux à l'exception du fer.
Par contre, en présence d'une certaine quantité d'alcali, ces réactions se produisent avec facilité à des températures de 1100 jusqu'à 1400 C Du fait, ces réactions obtiennent une utilité nouvelle et sont rendues accessibles dans des domaines nouveaux.
Un nouveau domaine d'application particulièrement important est celui où on réalise, suivant la présente invention, une séparation fractionnée d'un ou de plusieurs métaux bruts hors de minerais sulfurés non grillés. Dans ce but, on peut avantageusement réaliser comme matière contenant du CaO et du MgO, par exemple, des scories
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basiques de hauts fourneaux ou des scoriàs résultant de la fabrication d' acier, en ajoutant l'alcali par exemple sous forme d'un mélanga correspondant (Na2SO4+charbon) Environ
10% Na2S04 du poids des scories suffisent.
Les scories sont avantageusement broyées, ensuite mélangées avec le minerai,-qui hui a été également broyé et éventuallement désulfuré autant que possible,-ainsi qu'avec du coke, ce mélange étant éventuellement aggloméré (ou briquette) par humidification et séchage. La fusion peut être réalisée d'une manière connue, d'une façon par- ticulièrement avantageuse dans'des fours à cuve ou dans des fours électriques. Vu que des quantités importantes de CaS ou de MgS rendent aussi bien la matte que la scorie difficilement fusibles, on peut ramener le CaS et le MgS à l'état de CaO et de MgO, par une ajoute simultanée de vieilles scories de mattes en morceaux, riches en protoxyde de fer, suivant le principe expliqué dans la suite, le CaO et le MgO passant dans la scorie (comparer l'exemple N I donné plus bas).
Des explications précédentes on peut déduire un grand nombre de conséquences pratiques. Si, par exemple, on fond des scories riches en protoxyde de fer avec une matière donnant du CaS ou du MgS, par exemple du CaS, de l'anhydride ou gypse et du charbon, de la chaux et de la matière cédant du soufre, du sulfate de magnésium et du charbon, etc., il se produit lors de la fusion un changement ou convertis sèment, dans lequel la plus grande quantité de la teneur enfer de la scorie de mattes est réduite een sulfure et forme des mattes, suivant les réactions suivantes:
Fe SiO3 +CaS= CaSiO3 FeS
Fe Si 3 +MgS= MgSio3 +FeS cette teneur en fer étant remplacée dans la scorie par du CaS ou du MgO.
L'opération représenta d'une part, un procédé pour 1''utilisa- tion de la teneur en soufre, du sulfure de calcium, gypse, anhydrite etc, cette teneur étant liée ou fixée au fer ou à d'autres mé-
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taux lourds, en pouvant être récupéré de cet état de la manière usuelle par grillage,-et d'autre part, un procédé pour l'ex- traction duer et d'autres métaux lourds hors des silicates, ou des scories, en ce que ces métaux lourds sont également amenés à une forme de combinaisons avec le soufre plus faciles à traiter.
Si- multanément la scorie est transformée de silicate de protoxyde de fer en silicate de calcium ou de magnésium qui est plus précieux, et qui lors d'une oorrection appropriée de sa composition peut être mis sur le marché, soit directement, soit après un traite- ment complémentaire (à l'état de fusion) éventuellement sous forme d'un produit de valeur, comme par exemple, du ciment, verre pierre de construction, matière brute pour fabrication d'oxyde d'aluminium, etc..
Lors d' une réduction de minerais sulfureux riches en soufre, directement en mattes et scories, le soufre séparable par distilla- tion peut être recueilli par une ajouta de chaux oude pierre calcaire, par exemple suivant les réactions suivantes:
2 CaO + 3S = 2CaS + SO2
2 CoA + 3S = 2CaS + SO2+ 2GO2
2 CaCO3+ 2S + C = 2CaS + 3CO2 en ramenant le CaS nouvellement formé à l'état de CaO par ajoute complémentaire de vieilles scories de mattes, sous extraction de la teneur en fer et en métaux lourds.
Ce principe peut également utili ser dans le but de scorifier au moyen de vieilles scories de mattes riches en protoxyde de fer la teneur en CaO et en MgO des minerais basiques, en ce qu'on transforma par l'addition de pyrite ou de minerais pyritueux le CaC3 et le MgC03 en sulfures qui/se combinent avec les scories riches en protoxyde de fer.
Un domaine particulièrement important pour l'application de la combinaison, ou du produit de convertissement, de CaS et MgS avec du silicate de protoxyde de fer est celui de la transformation des scories des mattes, riches en protixyde de fer, et résultant des procédés de réduction contemporains,-directement à l'état de fusion
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en silicate pauvre en protoxyde de fer et en une matte nouvelle, qui contient presque toute la quantité des métaux lourds plus précieux comme le Cu,Pb,Ag,Sn,Zn,etc, qui ait restée dans les scories en question.
L'opération est réalisée avantageusement dans un avant- creuset électrique ou autrement chauffé, le mélange du CaS, MgS et éventuellement du sulfure d'alcali avec la scorie etant facilité du fait, qu'on y ajoute encore un peu de FeS ou de la matte pauvre concassée (provenant éventuellement de la même opération),qui provoque la descente des sulfures de métaux légers dans la charge en fusion. De cette manière la scorie est traitée pour ainsi dire par deux formations de mattes, en subissant ainsi une extraction très rigoureuse.
Par l'application et le maintien d'un certain degré de réduction élevé (par exemple au moyen de MeS), il est possible. lors de la formation de la seconde matte et à certaines conditions, de faire passer dans la matte, consciem- ment et intentionnellement certains éléments précieux et rares qui étaient contenus dans la première scories comma, par exemple, le vanadium, le tungstène, le gallium etc..
Exemple N I. Un minerai complexe contenait suivant analyse: 35,4% Pb; 9,4% Ou; 11,7% Zn, 4,9% Fe; 0,9% As; 17,1% S; 16,3% Sio2 1,2% A1203 ; 1,1% CaO;1,7% MgO. Ce minerai a été concassé et mélangé avec 10% de chaux calcinée, 10% Na2S04 et 6% de coke pul- vérisé, ensuite aggloméré par humidification et séchage, pour être finalement additionné de 20% de scories, riches en protoxyde de fer et fondu de la manière connue,.au moyen de coke en morceaux dans un four à cuve, Il en résulta une scorie acide pauvre en protoxyde de fer, contenant très peu demétaux lourds, et à côté de cela les produits suivants, qui pouvaient être séparés les uns des autres par sàutirage en coulée:
1) gatte$ ayant la composition : 8,3% Pb; 20% Cu, 23%Zn, 10,7% Fe,O,49%As, 80 gr/ton Ag; 9,7% (Na2S+CaS0 avec du S.
2) Speiss ayant la composition : Fe 68,3%; As 24,7%; Cu 3,2%; Pb non déterminé.
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3) Plomb d'oeuvre, avec 580 gr/ton Ag et seulement 0,56% As.
Il est remarquable, que, par suite de la teneur de la matte en sulfure de métal léger, il était possible avec se pro- cédé de fusion ou de réduction, de séparer la matte d'avec le speiss à l'état de fusion par soutirage de l'avant creuset.
Exemple 2). Une usine de réduction avait à traiter un minerai de zinc calcifère ayant la composition approximativement suivante: 9,6%Zn; 8,4% Fe; 3,5% Pb, 9,8% S; 2,6% SiO2 66,-% CaCO3, et d'une conistance qu le rendait très difficile à préparer.
La même usine disposait de quantités illimitées de vieilles scories provenant de fours à cuves à plomb, et ayant la composition approximativement suivante: 37,5% SiO2; 28,4% FeO; 7,8% A1203 14,7% CaO 3,6% MgO; 6,2% Zno: 0,7% PbO; 0,4% Cu. mors du trai- tement de ces produits, suivant le procédé faisant objet de la présente invention, on s'est donné pour but d'amasser la teneur en zinc du minerai et de la scorie dans unematte, tandis que la teneur en chaux duminerai devait être convertie, lors du ré- chauffage, en CaS, par l'addition d'une pyrite de fer importée, ayant à peu près la composition suivante: 75% FeS2; 6% ZnS; 2% CuS;
1% PbS, et 16 %Si03,-pour ce que ce CaS réagisse dans la suite avec la teneur en FeO de la scorie. - Pour abaisser le point de fusion de lamatte, on donna à cette dernière une teneur en Na2S par addition ultérieure dsulfate de sodium et de charbon, le point de fusion de la scorie, étant simultanément abaissé par absorbtion de Na2O, la scorie ayant subit une préparation pour pouvoir être transforme dans la suite en verre à bouteilles.
Conformément à ce qui précède, on mélangera 1 tonne de minerai con- cassé avec 1,5 tonne de pyrite de fer, 150 kg de sulfate de sodium et 130 kg de coke pulvérisé, ce mélange étant aggloméré par humi- dification à l'eau suivie d'un sèchage. Le tout fut réduit dans un four à cuve, au moyen de coke, en présence de 1,5 tonne, de vieilles scories, et il en résulta, d'une part, environ 1,87 tonnes de mattes d' une composition de : 73% FeS, 17,3%ZnS 3,7% PbS ; 2,7% Cu2S;
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2,5% Na2S et 0,5 CaS,-cette matte étant convertie de la manière connue, par cristallisation, décomposition et préparation, en blende de zinc, pyrite magnétique, et en unconcentré de sulfure de cuivre-plomb-argent et, il en résulta, d'autre part, envi- ron 1,65 tonnes de scories se composant de :
48,7 de SiO2, 7%
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Ai 203 35,1% Ca4 i 3, 2, M8'0 bzz FeO; 1,2% Na2Q; 1,2% uns ; 0,16% PbS et 0,18% Cu2S Une telle scorie après avoir subit une correction de sa composition, peut être traitée dans un autre four en vue d'en obtenir du verre à bouteilles, briques ou pierres de construction et analogues.
Exemple ?. Une scorie d'étain résultant d'une fonte au four à réverbère contenait: 39,4% SiO2,14,7% A1203; 26,2% FeO, 7,9% CaO,
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0,5% MgO; 1,7% Na2; 8,1% sno, 1,3% W03. Cette scorie était réduite avec un mélange de gypse, de sulfate de sodium et de charbon en proportions appropriées. La teneur de la scorie en étain, tungstène et fer était réduite en une matte à teneur de sulfure de sodium, qui était traitée de la manière connue en vue de l'obtention de l' étain, du tungstène et du sulfare de fer.
Une autra application très importante du procédé fabant objet de la présente invention consiste dans la réduction de certains minerais oxydés en sulfures et scories à l' aide de matières donnant du CaS ou du MgS,-et surtout dans cette espèce de réduction des minerais, qui contiennent des oxydes de métaux lourds situés, dans la suite de réduction d'oxyde en sulfure, dans le voinisage du ou a- près le fer, comma par exemple la teneur en chrôme et en fer du chro- mate de fer, la teneur en manganèse des minerais impurs (par exemple à teneur en S ou en P) de manganèse, la teneur.en fer et une grande partie de la teneur en vanadium du titanate de fer,
etc..- Le procédpeut aussi être réaliséd'une maniera pour ainsi dire Il fractionnée en ce qu'en vertu d' une première ajoute restreinte en CaS, on déduit d'abord certaines composantes à la phase de sulfure, en réduisant ensuite d'autres composantes, par une addi- tion ultérieure de CaS, MgS ou A12S3 en une nouvelle phase de
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sulfure,
Il est naturel que /non seulement des métaux lourds, mais aussi des métaux légers peuvent être réduits de cette manière fractionnée) de l'état de silicate oud'oxyde en sulfure, par àxemple, le potassium, le sodium et le barium.
Si l'on veut réaliser le procédé avec ces métaux de la manière décrite plus haut pour les métaux lourds, il faut avoir soin de la présence d'une phase de sulfure de métaux lourds suffisamment importante quipuisse recevoir la phase nouvellement formée de sulfure de métal léger, vu que le sulfure de métal léger se dissou- derait autrement dans les scories-silicates, surtout lorsque la scorie est basique. Pour la dissolution des sulfures d'acalis, le FeS se prête d'une manière excellente.
Lors de l' obtention de ces sulfures de métaux légers, on peut cependant se désister complètement d'une séparation en phase de silicate et phase de sulfure, vu que ces sulfures de métaux légers sont tous solubles dans l'eau, et peuvent conséquemment être facilement soutirés dans la suite du produit de réduction, solidi- fié et concassé ou désagrégé, par un traitement à l'eau sous forme d'une solution.
Dans le cas il n'est en outre, pas nécessaire de réchauffer la masse jusqu'à fusion complète, vu qu'un réchauffage modéré suffit pour provoquer le frittage et la réduction.
Exemple N 4. De la leucite préparée. de provenance italienne et contenant: 18% K20; 2% Na20: 23% A1203; 57% SiO2 fut concassée en présence de 35% de gypse et de 7% de coke menu, ce mélange étant chauffé, dans un four fermé, jusqu' au frittage, d'où le gypse était réduit en CaS, qui, à son tour, entra en combinaison avec la teneur en potassium de la leucite. Après refroidissement et désagré- gation il était possible de soustraire du produit de réduction au moyen d'eau, non seulement le sulfure dpotassium qui s'y était formé, mais aussi une grande partie de la teneur de la leucite en
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A1203, par le fait que ce dernier se dissolvait sous forme d'alu- minate de potasse.
De cette solution A1203 était récupéré à la manière usuelle.
Par une ajoute ultérieure d'un peu de CaO pour fixation de l'acide silicique dans le processus de frittage, le rendement, en potasse et en oxyde d'aluminium est augmenté. Si l'on utilise, pour le convertissement avec de la leucite, du Cao fini, au liede gypse ou de coke, on atteint que la réduction ou convertissement se réalise à une température considérablement plus basse, par exem- ple, de 300 à 400 C,-Ceci peut'aussi être atteint, à titre d'exemple même par l'intermédiaire d'une solution aqueuse de CaS, et ides températures encore plus basses, lorsque le mélange humidifié au degré approprié, est chauffé pendant quelque temps avec ou sans application d'une surpràssion, Ce procédéprésente vis à vis du pro- cédé connu pour utilisation de la leucite par son chauffage en présence de CaO,
l'avantage considérable que le CaS possède une plus forte tendance de se convertir avec un silicate que le CaO, tandis que d'autre part le K2S nouvellement formé n'a pas une ten- dance si forte que le K20, de passer à un état de silicate.
Comme expliqué plus haut, le procédé faisant objet de la pré- sente invention, permet, contrairement à l'ancienne métallurgie, de réaliser une séparation nette al' état de fusion entre sulfure (ou matte et métal vierge, par le fait, quon augmente la chaleur de formation moyenne de la matte par gramme-atome de S de 28 à 35 cal ou plus, en vertu d'une addition de sulfure de métal léger.
Par l'application dece principe à la dissociation de mattes de différentes compositions, l'inventeur a pu trouver un meilleur aperçu de la suite de dissociation des métaux d'avec les sulfures, - ou de la répartition des diffrents métaux entre sulfure et métal, qu que ce qui était connu jusqu'ici dans la métallurgie. De plus la présente invention établit la notion très importante que les speiss métallurgiques sont en réalité des métaux lourds mais pas des pro- duits de l'espèce de mattes comme on l'a supposé jusqu'à présent,
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dans lesquels le soufre est remplacé par de 1'arnénic.(Comparer
Ulmann, encyclopédie de la chile technique voulume 7, pages
423 et 428).
Alors que jusqu'ici la matte, et le speiss étaient coulés ensemble à 1' état d'une solution en fusion, qui ne ne séparait en deux couches distinctes que dans le récipient de coulée durant le refroidissement, le procédé dé réduction suivant la présente invention provoque déjà durant 1' état de 'fusion pro- prement dit, une séparation nette entre matte et speiss, de sorte que ces derniers peuvent être séparés entre eux par coulée. En outreune série d'essais comparatifs à montré, que, les speiss occupent, correspondamment à leur composition, une place déterminée dans la suite de précipitation des métaux hors -de la phase de sulfure.
Cette découverte offre la possibilité de régler la quan- tité et la composition des speiss précités, suivant la suite de précipitation ou la répartition des différentes métaux entre couche demétal et couche de sulfure, constatés par 11 inventeur, , et montra en outre un nouveauchemin rationnel pour le traitement des " speiss" provenant de la métallurgie contemporaine et possé- dant souvent une composition très désavantageuse.
La suite de précipitation des métaux lourds les plus ordinaires hors d'une phase de sulfure d'une composition très complexe sera approximativement la suivante:
Mo, As, Sb, Ag, Pb, Sn (Zn au dessus de 1300 - Co,Ni,Fe,Cu,Cr (Zn en dessous de 1200 Mn-Or, ici également il ne s'agit pas d'une suite dite fixe,-mais d'états d'équilibres chimiques entre phase de métal et phase de sulfure, qui conduisent à différents rapports de répartition des différents métaux entre sulfure-Et métal, suivant leur position dans la suite de réduction, leur concentration dans le système et le degré de sulfuration du système.
Par le ehangement de ce dernier on peut déplacer luilibre total dans un sens ou dans l' autre. Conséquemment la suite de précipita- tion comme telle est insuffisante comme base d'opération, 1'opé- ration métallurgique exigeant en outre l'indication de différents
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états d'équilibres déterminés entre phase de métal et phase de sulfure.
Si l'on a, par exemple, une matte de la composi- tion: 47% PbS; 12,9% Cu2S; 19,8% ZnS; 8,5% FeS; 0,84% As et environ 10% (Na2S et CaS), et lorsqu'on en sépare progressi- vement du métal par élimination du soufre t par exemple par électrolyse à l'état de fusion suivant ce qui était dit plus haut), on obtient d'abord du plomb d'oeuvre, et ceci jusqu'au moment où la teneur en plomb de la matte a été réduite à un certain degré, ce dernier dépendant de la teneur en fer de la matte. Si, à une teneur élevée en fer, la teneur en plomb de la matte à été réduite à 10-8% Pb, cest du fer en quantités con- sidérables qui commence à s' en séparer à côté du plomb.
Pour des mattes plus pauvres en fer, la limite est située à une teneuren plomb plus faible. Ainsi à partir de ce moment il se sépare du fer à côté du plomb d'oeuvre, le fer étant, comme on le sait, non mélangeable avec le plomb ceui fait que le fer se dépose sous forme d'une couche métallique distincte au dessus du plomb.
Les analyses suivantes, puisées dans les expériences de 1linven- teur, montrent la répartition des différents éléments entre matte et métal brut, dans le cas de réduction de la même matière de départ, mais à des degrés de sulfuration différents, à savoir: l'essai I, dans le cas, où la phase deulfure n'a pas été disse-* ciée jusqu'à l'apparition de fer métallique, et l'essai 2.lecas dans lequel la dissociation a été poussée jusqu'à l'apparition de fer (speiss).
Essai 1
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<tb> Plomb <SEP> d'oeuvre <SEP> Matte,
<tb>
<tb> Pb <SEP> non <SEP> déterminé <SEP> PbS <SEP> 15,27%
<tb> Cu <SEP> 1,96% <SEP> Cu2S <SEP> 22,70%
<tb> As <SEP> 1,50% <SEP> ZnS <SEP> 35,20%
<tb> FeS <SEP> 15,14%
<tb> is <SEP> 0,18%
<tb> Na2S <SEP> 10,00%
<tb> Cas
<tb>
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E s s a 1 2.
EMI28.1
<tb>
Matte <SEP> plomb <SEP> d'oeuvre <SEP> Speiss.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
Pb <SEP> 8,06% <SEP> As <SEP> 0,56% <SEP> As <SEP> 24,7%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Ou <SEP> 15,20% <SEP> Ag <SEP> 580 <SEP> Gr/to <SEP> Cu <SEP> 3,2%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Zn <SEP> 26,70% <SEP> Pb <SEP> non <SEP> déterminé <SEP> Fe <SEP> 68,3%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Fe <SEP> 14,20% <SEP> Pb <SEP> non <SEP> déterminé
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> As <SEP> 0,49%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Ag <SEP> 80,Gr,r.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
Na2S <SEP> 8,00%
<tb>
Comme on le voit de l'essai 1, 1'arsenic se répartit,- aussi longtemps qu'il n'y a pas encore eu de séparation de fer,- entre matte et plomb d'oeuvre dans une proportion d'environ I:8,2.
Conséquemment le plomb d'oeuvre constitue durant cette période si- multanément un "speiss", en ce qu'il attire l'arsenic. Mais aussitôt que le fer commence à se séparer, il attire la quantité principale d'arsenic hors du plomb d'oeuvre et de la matte, à lui et passe à l'état d'un " speiss", comme ceci est visible par l'essai 2. Le rapport de division ou de répartitionde l'arsenic entre fer, plomb et matte est, comme on le voit, en faveur du fer.
On sait que le fer est très peu mélangeable avec les métaux or- dinaires "non ferrique " plomb et cuivre (et aussi étain), et qu'il forme à l'état de fusion une phase distincte à côté des derniers.
Les métaux qui, en présence simultanée de sulfure de fer, de mé- tal de fer et de métal non ferrique, s'accumulent principalement dans l' a phase de fer, sont raisonnablement désignés comme éléments "sidérophiles". Sont"sidéraphiles" entre autres les éléments suivante Ni, Co,Pt,Mo,As,Sb,P,C,Si- La solubilité mutuelle à l'état de fusion de "mattes" et "speiss" , connue dans la pratique métallur- gique contemporaine, provient de ce que les mattes ne contenaient jusqu'ici presque pas de sulfures de métaux légers, en possédant conséquemment une grande solubilité pour les métaux vierges, et particulièrement pour le fer et pour les métaux "sidérophiles", La séparation de ces speiss des mattes dans l'avant creuset, suivant la pratique connue jusquici, est un phénomène semblable à la ségrégation du fer métallique hors de sa solution dans du FeS,
par
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refroidissement. S'il n'y avait pas d'arsenic dans-l'essai 2, du métal brut de fer libre d'arsenic se serait séparé sous forme d'un phase distincte, approximativement à la même tempé- rature, à laquelle le speiss de fer commença son apparition.
Ainsi par exemple on a récupéré d'une matte de plomb, contenant 5,85% Pb; 20,6% Fe, 28,9% Zn, environ 10% (Na2S + Ca) etc, à côté de plomb, un métal brut de fer ne contenant que seulement 0,3% As. L'expérience 2 montre, que le fer est un excellent agent accumulateur pour l'arsenic, et prouve qu'on peut ex- traire jusqu'à un degré très avancé, et récuper à un état con- centré la teneur en arsenic, par exemple, du plomb d'oeuvre arsé- nieux, en y ajoutant un peu de fer.
En outre ces expériences prouvent la possibilité de donner à l'ancien procédé de "précipitation" du plomb une nouvelle forme de réalisation, qui consiste en ce qu'on ajoute à la matte une certaine quantité de sulfure de métal léger, d'où on obtient une extraction de plomb jusqu'en dessous de 8% de Pb de la teneur, et en outre la possibilité du'on peut utiliser dans ce procédé au lieu de fer, des speiss de fer, ou des speiss de cuivre, ou des speiss de cuivre plomb. Dans le dernier cas on peut atteindre,- par un choix approprié des proportions quantitatives, par exemple, par l'addition d'un excès en speiss,-qu'il se forme une faible quantité d'un nouveau speiss approprié, par exemple du speiss de fer, qui servira d'agent accumulateur pour les éléments " sidé- rophiles" présents.
Les deux expériences montrent aussi la répartition du &uivre entre plomb d'oeuvre et matte (expérience I) et métal brut de fer et matte (expérience 2). Il résulte de ces expériences, ainsi que d'autres,, que, lors d'une présence abondante de sulfure de fer et de fer métallique, le rapport de répartition du cuivre entre matte et métal brut se trouve entre 1:10 et 1:6, le plus souvent entre I:9,5 et 1:8. Si par exemple il n'y avait pas de fer dans l'expérience 2, le cuivre commencerait à se séparer à une teneur en plomb de la matte d'environ 1% Pb, et, comme le fer, ce cuivre
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attirerait vers lui l'arsenic hors du plomb d'oeuvre et de la matte, sous formation du speiss de cuivre.
Il est vrai que le cuivre et le plomb sont très peu mélangeables entre eux, mais la présence d'arsenic les rend plus mélangeables, de sorte que les speiss de cuivre résultant du plomb d'oeuvre, qui se forme simultanément, reçoivent une teneur considérable en plomb. Ces speiss sont, par exemple, ceux qui d'après Allmann, encyclopédie de la chimie Technique, volume 7, page 428, se précipitent en ocre (oker) d'une composition comme suit:
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<tb> Speiss <SEP> riche <SEP> Speiss <SEP> 'pauvre
<tb>
<tb>
<tb> Cu <SEP> 51,73% <SEP> 25,85%
<tb>
<tb> Pb <SEP> 35,20% <SEP> 16,68%
<tb>
<tb> Fe <SEP> 1,65% <SEP> 22,17%
<tb>
<tb> As <SEP> 2,75% <SEP> 4,04%
<tb>
<tb> Sb <SEP> 3,34% <SEP> 13,50%
<tb>
<tb> Ni <SEP> + <SEP> Co <SEP> 0,37% <SEP> 2,71%
<tb>
<tb> Zn <SEP> 1,83% <SEP> 3,31%
<tb>
<tb> Ag+Au <SEP> 0,175% <SEP> 0,085%
<tb>
<tb>
<tb> S <SEP> 0,175% <SEP> 4,3%
<tb>
et qui actuellement sont péniblement réduits en cuivre dans les fours à speiss. En déterminantsuivant à présente invention la position de ces speiss dans la suite des précipitations des métaux hors de la phase de sulfure, on pourrait atteindre, lors du processw de réduction, la précipitation de speiss d'une composition plus avantageuse, par exemple, des speiss de fer.
Mais on peut également traiter les dits speiss comme tels avec la plus gande facilité, par le fait, qu'on les porte, suivant le procédé de la présente invention, en réaction avec une matte à te- rieur de sulfure de métal léger et, par exemple, de PbS ou de FeS la teneur en cuivre se combinant alors, par exemple, avec le PbS ou le FeS (PbS + 2Cu = Cu2S + Pb; FeS 2 Ou = Cu2S + Fe) et formant une matte, tandis que la teneur en plomb du speiss passe dans le plomb d'oeuvre nouvellement formé et provenant de la matte, tandis que le fer, éventuellement séparé dans ce processus, for- ment avec les éléments "sidérophiles" As, Sb, Ni, Co un nouveau speiss de propriétés plus avantageuses.
Les métaux précieux passent principalement dans le plomb d'oeuvre, et le zinc dans la matte.
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La position du zinc dans la suite du dégagement des métaux hors des sulfures, à été méconnus jusqu'ici, en ce qu'on lui attribue une place entre l'étain et le plomb. Le sulfure de zinc appartient aux sulfures dits " non mdalliques" qui se tonnent de leurs composantes à une chaleur de formation consi- dérable. Le zinc métallique est susceptible de dégager les métaux lourds hors des sulfures dits "métalliques" de ces métaux, d'une manière très parfaite, pourvu, qu'on maintienne la température à un degré assez bas. En cas de températures élevées c'est la volati- bilité du zinc qui entre en jeu, en ce que, à ces températures, le zinc est libéré par les métaux, qu'il susceptible de dégager de leur état de sulfure à une température basse.
Ainsi il s'agit, par exemple, dans la réaction importante:
ZnS + Fe # FeS + Zn - 19 cal. d'une réaction réversible, qui, à une basse température se dé- veloppe, à un point élevé, de droite à gauche, en étant toutefois assujettie à la loi de l'action desmasses ainsi on a
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ZnS Fe = constante.
FeS ' Zn Lorsqu'on maintient la température à un degré si élevé, que le zinc distille, l'équilibre se perd, et de cette manière la réac- tion peut être obligée de se développer à un point élevé de gauche à droite. Lors d'une composition des phases, par exemple, suivant 1'expérience 2 (indiquée plus haut), la température critique,- à ce point de vue, se trouve entre environ 1250" et 1300 à con- dition que la couche de sulfure soit recouverte par une couche de scorie d'environ 7 cm d'épaisseur.
En dessous de 1200 à 1250' C il ne se produit qu'une très faible volatilisation de zinc, tandis que cette volatilisation devient forte au dessus de 1300 C Dans l'exemple 2 (voir plus haut), la température a été maintenue à 1200 jusqu'à I250 C pour accumuler'le zinc dans la matte, et cette expérience montre, qu'en effet l'accumulation du zinc dans la matte, sous forme de sulfure en présence de fer métalliaue, est très bien pratiquable. La teneur en zinc du speiss suivant 1'ex-
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périence 2 (voir plus haut) n'a pas été déterminée, mais on peut admettre d'après les expériences qu'on a eu dans d'autres essais, que cette teneur était d'environ I à 2%.
Dans un autre cas il s'est produit la répartition suivante du zinc (et du cuivre) entre matte et métal brut da fer : Matte: 23.-%Zn 18,4% Cu.
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Métal brut de fer: 0,5IZn; T,59Cu lors de la réduction de ZnS au moyen de cuivre à une basse tem- pérature, une quantité légèrement supérieure en Zn passe dans le métal, probablement parce que le zinc possède une certaine affinité avec du cuivre métallique. Lors d'un essai ou expérien- ce, à ce sujet il a été trouvà: couche de sulfure: 34,3% ZnS (= 23,3% Zn) ; 56,2% Cu2S environ 8% Na2S.
Couche de métal: 10,12%Zn; 89% Cu.
De la, détermination susmentionnée de la position du zinc dans la suite de réduction de sulfure en métal, il résulte con- séquemment comme fait nouveau, le fait, que, d'une part, il est possible, à des températures inférieures à environ 1250 C, et en présence de fer métallique, d'accumuler du zinc sous forme de sulfure dans la matte, et d'autre part, qu'en dessous de 1250 C le zinc métallique possède la capacité de dégager hors du sulfare de fer et d'autres sulfures de métaux lourds, le métal corres- pondant.
L'expérience 2 (page 30) montre également la répartition de l'argent entre matte et plomb d'oeuvre, à une faible teneur en ar- gent.
Le quotient de répartition est environ 1:7. Dans une autre expérience, avec du pyrite riche en argent, résultèrent trois pro- duits ,savoir: I matte à 2,9% Ag.
2 Métal brut de fer à 0,09% Ag 3 Argent brut de 72,4% Ag et avec 24,6% Pb.
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La répartition du nickel entre une matte riche en sulfure de fer, et du métal brut de fer résulte de 1' équilibre suivant, obtenu par expèrience: Matte 44,6% Fe, 4,14% Ni ; 14,5% Cu; 10% (Na2S + CaS).
Fer; 82,-%Fe, 17,15%Ni, 2,5% Ou.
Conséquemment le quotient de répartition est environ 1:4, qui montre, que par application du présent procédé on peut obtenir d'une manière fractionnée directement des concentrés naturels de pyrite magnétique de nickel, contenant approximativement 2-6% Ni et 1-4% Cu, un ferro-nickel d'un pourcentage assez élevé, ou de l'acier nickel à faible teneur en cuivra.
Encore plus avantageux pour une telle obtention directe d'al- liages de fer, est le quotient de répartition du molybdène entre sulfure de fer et fer métallique. Une expérience donna des résultas suivants :
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Natte : 89,-%PeS; 2,-%Cu; trace de Mo; tu Na2S + CaS.
Métal : 70; -%Fe; oui2% Ou; 29,-%Mo.
Dans un autre cas il y a eu une séparation d'un ferro molybdène de 58,-%Mo, hors d'une matte qui le contenait que 0,3% Mo.
En même temps la phase de silicate,simultanément présente, ne con- tenait que seulement 0,05% Mo.
Les explications susmentionnées donnent une notion suffisamment claire de la suite de précipitation des métaux les plus ordinaires hors des sulfures,-et à l'aide du principe de réduction par fusion il est facile d'établir également, par expériences, la suite de précipitation de métaux rares,- En ce qui concerne la position des "speiss" en qualité de métaux bruts,-attirant 11 arsenicrt l'antimoine,-dans cette suite de précipitation, il a été consta- té, qu'il existe, à ce point de vue, trois classes principales de speiss, qui semblent se former successivement lors d'une dissociau tion progressive d'une matte complexe de fer-cuivre-plomb-à savoir : I. Plomb d'oeuvre à teneur de As et de Sb ("speiss de plomb).
2. Speiss de fer ou métal brut de fer.
3. Speiss de cuivre ou speiss de cuivre-plomb.
1 j
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De ces speiss le speiss de fer semble être, au point de vue métallurgique, le plus avantageux, d'une part, par ce qu'il n'absorbe que très peu de plomb et de cuivre, et d'autre part, parce qu'il attire, outre l'arsenic, aussi d'autres éléments "sidérophiles", comme par exemple le Ni,Co,Mo,Pt, etc, en quantités importantes,. A certaines conditions il peut être avan- tageux de porter la même matte, ou plomb d'oeuvre etc, en con- tact successif avec des speiss, c'est-à-dire des métaux bruts de fer, de plus en plus pauvres, en vue d'uns extraction com- plète des éléments " sidérophiles".
Dans ce cas on travaille avantageusement suivant le principe des contreourants. En même temps la composition du fer, utilisé pour la formation du speiss joue un certain rôle, en'ce que le speiss obtenu se sépare d'une manière plus nette des métaux" non ferriques" lorsqu'il contient du carbone, que lorsqu'il est pauvre en carbone,Le métal brut de fer contenant du carbone est en outre un meilleur accumulateur pour certains éléments " sidérophiles" produisant du carbure, comme par exemple, le vanadium , molybdène, chrome, etc, que le métal brut de fer pauvre en carbone,-et possède en outre l'avantage d'avoir un point de fusion inférieur à celui du dernier. On peut aussi se servir, dans certains cas, par exemple, de phosphore, en qualité d'ajouté abaissant le point de fusion.
Au lieu de provoquer la formation du speiss, lors de la première réduction, par un déga- gement direct, on peut aussi la provoquer par addition directe, par exemple, le fer brut. De même , dans l'extraction de certains éléments hors des scories, un traitement de ces dernières unique- ment au moyen de métal brut de fer, peut être avantageux. Par exem- ple, on peut récupérer hors des scories, résultant de la réduction des schistes cuivreux de M@nsfeld, une grande partie de'leur teneur en vanadium par le fait qu'on les porte, à l'état de fusion en contact avec du fer, en augmentant simultanément le degré de réduction des scories.
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D'une manière générale les nouvelles connaissances établies par la présente invention, et basées essentiellement sur le fait, que la teneur d'une matte en sulfure de métal léger provoque une séparation nette entre la matte et les métaux bruts-, ces connaissances permettent d'opérer d'une manière beaucoup plus vaste qu'il en était jusqu'ici avec le système polyphasé: scorie, matte, métal brut de fer, métal brut nonerrique.
En outre, dans la métallurgie des métaux non ferriques (par exem- ple Pb,Cu,Sn), dans laquelle on rencontre, à côté de ces der- niers, du métal brut, de fer, le procédé faisant l'objet de la pré- sente invention peut aussi être appliqué avantageusement aux mi- nerais dans lesquels on ne rencontre, à côté des scories et des mattes, qu'uniquement des métaux bruts de fer ou des alliages de fers- en ce que, dans ce cas, on travaille (contrairement à la métallurgie du fer ou sidérurgie actuelle) suivant le système tri- phasé :
scorie, matte, métal brut de fer, pour arriver de cette manière à ce que certaines composantes des minerais, s'accumulent dans la matte, d'autres dans le métal brut da fer, et encore d'au- tres dans lascorie Le procédé se prête naturellement le mieux pour les matières brutes à teneur de sulfure, par exemple, pour Binerais sulfurés comme par exemple, la pyrite magnétique de nickel, la molybdénite, etc, pour les minerais sulfurés incomplètement grillés, ou pour les minerais oxydés à forte teneur de soufre, ou encore pour les minerais complexes du fer,-en ce que la précipitation fractionnée du métal, ou des métaux en présence d'une phase de sulfure, provoque une distribution ou répartition avantageuse des composantes des minerais entre les produits qui en résultent.
Un avantage très important du présent procédé consiste en ce que, dans le cas de matières, ou métaux bruts, très riches en soufre, la phase de sulfure à teneur en métal léger du système est susceptible d'agir sur le métal brut d'une manière désulfurante, en ce qu'elle attire vers elle le sulfure métallique.
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De cette manière on peutdésulfurer le fer, même jusqu'à 0,3% S, par le pontact avec une phase de sulfure de fer, con- tenant du métal léger. Il n'est pas nécessaire que cette désul- furation se fasse à la première réduction,-elle peut aussi se faire par un traitement subséquent ou ultérieur du fer à teneur de soufre (par exemple dans un avant-creuset) d'après un système triphasé suivant le procédé de la présente invention, en ce que lors de ce traitement ultérieur on ajoute du sulfure de métal léger. Lors de ce traitement ultérieur on peut aussi transform- mer le fer, -éventuellement par addition de matières sulfurées brutes, par exemple du MoS2, dela pyrite gnétique à teneur de nickel, etc,-en fer spécial correspondant.
Le fer résultant de ce processus contient encore 0,3%S ou plus, et doit être soumis à une désulfuration ultérieure, dans une opération subséquente suivant des procédés connus, comme par exemple par électrolyse à l'état de fusion.' Pendant que la sidérurgie ac- tuelle s'efforce d' obtenir, dès la première opération de fusion, une désulfuration aussi complète que possible par utilisation de scories basiques et par une réduction intense, en faisant entrer dans le fer une grande partie.
du phosphore contenu dans le mine rai,- le présent procédé n' a pas besoin de s'occuper de la désulfura- tion durant la première fusion, en permettant, par contre, d'atteins dre durant la première fusion une déphosphoration aussi complète que l'on veut, éventuellement par un degré de réduction peu élevé des scories (faibles consommation en coke). C'est pourquoi il est aussi possible de poursuivre directement l'obtention de fer pau- vre en carbone.
En partant de minerais de fer impurs, contenant du soufre, et à faible teneur en manganèse, on peut obtenir un fer brut comparativement exempt de manganèse, vu que la teneur en man- ganèse s'accumule en une concentration voulue (réglée) dans la phase de sulfure- en pouvant ensuite le récupérer de cette dernière, de la manière connue, à un état complètement exempt de phosphore.
Par un grillage .et un frittage postérieur ce minerais sulfuré de
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manganèse peut être transformé, en un minerai oxydé de manganèse, de haute qualité. De la même manière on peut traiter les minerais impurs de chrome, en ce que le chrome s'accumule également en proportions considérables dans la matte. Les dimensions de la phase métallique, de la phase de sulfure et de la phase de scorie, ainsi que la composition des phases, peuvent être réglées par la composition de la charge, par la quantité du charbon de ré- duction additionné et par l'allure du four, suivant les principes usuels.
Un autre domaine d'application très important du procédé sui- vant la présente invention dans la sidérurgie est celui où on peut l'appliquer comme opération complémentaire à ceux des procédés con- nus de traitement de minerais sulfureux du fer, qui, comme tels, n'ont pas pu trouver d'application pratique du fait, qu'avec les moyens pratiquement appliquables ils ne donnaient qu'un fer brut trop riche en soufre . Par un traitement complémentaire, d'après le système triphasé suivant la présente invention, on peut ex- traire du fer de cette espèce le sulfure de fer jusqu'à une teneur environ 0,3%s. Un cas important est la réduction d'oxyde de fer au moyen de sulfure de fer, suivant les réactions connues: I. 2FeO + FeS = 3Fe + S02 ./.78 Cal.
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2Fe03+ 3FeS= 7Fe +3SO2 ,/.I27 Cal.
3. Fe304+ 2FeS= 5Fe+ 2SO2 ./. I80 Cal.
Il en résulte du fer pauvre en carbone et du S02 concentré.
Un brevet norvégien propose de faire réagir du minerai de fer oxydé pur (libre de gangues) avec du sulfure de fer pur, en vue de l'obtention du fer. La cause, pour laquelle cette proposition n'a pas trouvé d'application pratique, réside vraisem- blablement dans le fait, que même en cas d'utilisation de matières premières pures, les réactions susmentionnées ne peuvent se dévelop-0 per,-à des températures économiquement et pratiquement accessibles, -d'une manière suffisante, pour donner un fer suffisamment exempt de soufre, Il reste dans le fer, suivant l'importance de la chaleur
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a pliquée, une teneur en soufre de 2 à 10% dont 1' élimination était trop couteuse avec les moyens alors connus.
Par la combinaison de ce procédé avec la présente invention on devient relativement indépendant du degré de désulfuration atteint dans leremier processus, vu que par le traitement complémentaire ou subséquent du fer obtenu,-relativement riches en soufre,- dans un système triphasé ayant une phase de sulfure contenant du métal léger, on est capable de réduire la teneur du fer en sulfure de fer jusqu'à, environ 0,5% Vu que, suivant cette réalisation, il n'est pas nécessaire que la désulfuration soit poussée très loin du- rant la première opération, cette première opération peut être effectuée à des températures basses, d'où les minerais peuvent être utilisée avec leur teneur ordinaire en gangues.
Cette réalisation présente vis à vis de la désulfuration directe en une seule opération, l'avantage ultérieur considérable, qu'on obtient simultanément et automatiquement une précipitation fractionnée de métal, hors da sulfure. S'il y a, par exemple, une faible teneur en cuivre-comme ceci est le cas pour les pyrites norvégiennes et les résidus de ces pyrites grillées,-cette teneur en cuivre s'ac- cumulera, lors de la seconde opération, principalement dans la phase de sulfure. Cette récupération fractionnée est encore plus importante pour d'autres matières plus complèxes et dans ce cas on peut également utiliser les scories pour l'accumulation frac- tionnée de certaines composantes.
En tenant compte des explica- tions susmentionnées, les avantages en question ressortent directe- ment des équations de réaction suivantes: 4.2 Fe203 + 5 PbS = 5 Pb + 2FeS + 3 S02 5.2 Fe203 + 2 CuFeSg= 6 Fe + Cu2S + 3 SO2
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6. o Fe304 + 2 ZnS = 3 Fe + 2 Zn -t- 2502; 2Zn+S0
2ZnO+S (dans le canal 7. FeCr204 + FeS = 2 Fe + 2 CrO + SO2 80 FeOCr205 + 5 FeS = 6 Fe + Cr2S3 + 2SO2 9. FeOCr203 + 2 FeS = 3 Fe + 2 Cr + 2SO2 IO.FeTi03Fe203 + 2 FeS 5 Fe + TiO2 + 2SO2
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II. Fe03 + 5 FeS = 7 Fe + 2 MnS +t- 3 S0 12. Mn02 + FeS = Fe + Mn + S02 13.
SnO2 + Cu2S = Sn + 2 Cu + S02 14, 6 Sn02 + 2 CuFeSnS4 8Sn + 2 Cu2FeS2 + 6S02
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I. Re23Fe30, + 2FeAsS = 7Fe + As2o3 + 2S02 16. Auàgsle4 + 8 Pb0 (Au + Ag -11- 8Pb) + 4('e02.
Un autre procédé connu, par lequel on obtient d'une manière semblable du fer, contenant du soufre, consiste dans la dissocia- tion directe du FeS en fer et soufre. Le FeS est fixe jusqu'à en-
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viron 1700'C, tandis qu'à deàflempératures supérieures il cède de plus en plus sa teneur en soufre, de sorte que, suivant la température appliquée, on obtient différentes solutions de FeS, en Fe. Ces solutions peuvent alors être divisées en phase de sulfure et phase métallique, exactement comme expliqué par rapport au pro- cédé précédent,-soit dans le même appareil (simultanément) soit ultérieurement. On récupère, comme produit secondaire, du S élémentaire.
On peut éventuellement combiner ce procédé avec le pré- cédent, en produisant aussi bien du S que du SO2
En ce qui concerne la réalisation pratique du procédé faisant objet de la présente invention, elle peut se faire dans nimporte quels fours métallurgiques connus, vu que le présent procédévis principalement un changement de la marche du four et du développement du processus, sans grand changement à l'appareillage.
On peut se servir avantageusement aussi bien de fours à cuve, que de four à réverbères, que de fours électriques, en ce sens, que dans chaque c: cas il faut choisir l'appareillage correspondant au but poursuivi.Il faut toutefois observer, que la fusion par voie électrique se prête d'une manière particulièrement avantageuse, avant tout dans les fous à électrodes, avec'bain de scories profond faisant office de résis- tance, et avec ou sans arc (lumineux) entre le bain de scorie et les électrodes, -vu que cette disposition donne la températura la plus
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élevée dans la scorie,c'ast-à-'dire là où elle est la plus nécessaire et la mieux supportée.
Cette disposition est particulièrement avan-
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tageuse là où par suite d'une accumulation de zinc dans la matte, la température de cette dernière ne doit pas excéder 1250 C- Aussi dans le cas, où le procédé lui-même est réaliséé dans des fours à cuve, ou fours à réverbères; on peut utiliser ces fours électriques en qualité d'avant-creusets, qui ont un effet particulièrement avantageux sur la répartition des métaux entre les phases, et dans les cas, où les différentes phases doivent être soumises, ensemble ou séparément, à un traitement avec différents métaux bruts de fer, ces fours électriques sont presque indispen- sables.
Il a été constaté, que dans les cas, où il s'agit de diviser en deux phases, dans le système triphasé, une solution en fusion de métal et de sulfure, par addition de sulfure de métal léger, cette division ou séparation se produit d'une manière plus rapide et plus nette, lorsqué -!-le système est soumis à l'action électrolytique d'un courant électrique.
REVENDICATIONS.
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====- " ===::.-==
I) Procédé de réduction de minerais et de produits métallur- giques, en métal, matte et scorie,-caractérisé en ce que la réduction est réalisée,-sous utilisation de la suite de réduc- tion des éléments d'oxyde (ou de silicate) en sulfure, desul- fure en métal et d'oxyde (ou de silicate) en métal, ainsi que par l'utilisation du fait, que la formation des couches à l'état de fusion dépend de la chaleur de formation moyenne des couches,- simultanément, d'une part, avec des scories onntenant moins que 155 de fer, et, d'autre part, avec des mattes d'une chaleur de formation moyenne de 25-35 Cal (relativement à une chaleur de fory- mation du FeS = 24 Cal par gramme-atome de soufre) et contenant de 25% à 1,5%,- dans certains cas des quantités encore moindres,- de sulfure de métal léger.