BE359260A - - Google Patents

Description

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    "PROCEDE     DE REDUCTION     THERMIQUE OU     ELECTRO-THERMIQUE   DES OXYDES POUR L'OBTENTION DE   METAUX   VOLATIES TELS QUE LE   ZINC"   
Dans le Brevet principal ?   355.018,   du 17 octobre 1928, on a décrit et revendiqué un procédé permettant de réaliser pratiquement la réduction de certains oxydes métalliques, en particulier de l'oxyde de zinc obtenu par le traitement des blendes, dans ,les conditions nouvelles comportant'notamment: 
1 ) l'emploi du réducteur gazeux à une pression supé- rieure à la pression atmosphérique, de manière à augmenter la vitesse de la réduction. 



   2 ) l'emploi de capacités à parois métalliques et par conséquent étanches grâce à l'abaissement de la température de travail au voisinage de 1000 . 



   3 ) L'utilisation presque quantitative du combustible:      

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 le rédacteur gazeux est   incessamment   régénéré dans l'appareil et peut être capté et réutilisé. 
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  40), La possibilité de séparer le mutai i.Qll1c16 dans an espace clos et de faire la condensation sans pertes de vapeur 
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 ou de poussières, grâce à l' emploi d'un tel es-oace clos. 



   Les expériences poursuivies   depuis   lors ont   permis   de préciser plus étroitement les conditions de réaction dans un 
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 appareil entièrement étanche GOf1m12ni.quant par un détendeur avec un manomètre et un gazomètre. 



  Le procédé est exécutable à l'aide du chauffage i:,hp,',"'"'110Ue ou électro-thermique. 
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 De ces expériences résultent un certain nombre de possi- bilités nouvelles. 



   Tout d'abord, la pression peut être par les réactions elles-mêmes dans l'appareil de réduction, sans aucun emploi de force motrice. Il suffit en effet d'introduire au début une certaine quantité de gaz oxyde de carbone, acide carbonique ou même oxygène pour que la pression s'élève   d'elle"   même dès-que la température est suffisante, s'il existe dans 
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 l'appareil un réducteur auxiliaire, carbone, fer, etc.. capable de ramener le e C0 à l'étab de CO . 



  En effet, on a notaUl!1lent: 1 ) CO +- 2nO . Zn -r CU2 2 C02 + C =- 2 CO 3 200 + 2ZnO - 2ZN + 2002 etc. 



  4 Zn0 + C -  Zn + CO 5 Fe + C02 : Fe0 + 00 etc. 



  Dans les expériences, on a pu suivre au manomètre l'élé" vation de la pression qui'est d'autant plus rapide et plus élevée que la température est plus haute. 



   De là résulte encore la possibilité importante de faire débuter la réaction à une température convenable. Au contrai- 
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 1'13 J 'dans les méthodes belge ou silésienne, pendant de longues heures, des quantités notables d'acide carbonique riche et 

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 nuisible à la production du métal, sont engendrées dans les creusets. 



   Au surplus, uans la réaction ? 2, la formation de carbone et d'acide carbonique est favorisée par la pression et,contrariée par la température. 



     Comme,   d'une part, la formation de C02 est très nuisible à l'obtention du métal et comme il en'est de même de la libé- ration éventaelle du carbone divisé qui pourrait provoquer des obstructions, il importe d'éviter le refroidissement lent des gaz et d'employer de préférence une pression modérée. 



   Mais il pourra   être   avantageux de ne relever la   pres-     sion   qu'en certaines phases initiales des opérations ; de toute façon, il faudra soutirer, par l'intermédiaire d'un détendeur, un certain volume d'oxyde de carbone qu'on pourra donc conduire à un gazomètre ou bien recomprimer ou bien encore brûler ou utiliser d'une manière quelconque. 



   Les expériences ont démontré que, tout en réglant la pression à la valeur la plus favorable à chaque moment des. opérations,il convenait de faire circuler incessamment le gaz réducteur: 
1 ) à travers la charge des minerais, 
2 ) à travers une couche de carbone incandescent pour régénérer l'oxyde de carbone. 



   30) à travers un condenseur, pour ensuite faire retour à la charge de minerais, éventuellement avec passage préalable sur du charbon incandescent. 



   Le cycle du procédé peut donc se suivre sur le disposi- tif d'installation schématisé en Fig. 1 et en.considérant la coupe schématique du four montrée en   Fig.   2 du dessin annexé dans   lequel ,   désigne le four, une capacité à réductif so- lide   chauffé, c.   un condenseur, d un   dépoussiéreur, e¯   un ventilateur, f un réchauffeur, g une capacité à réductif so- lide chauffé, r   désignant   un   résister   pour le chauffage élec- 

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 trique intérieur (Fig.

   2)- 
L'avantage d'un tel dispositif, outre qu'il évite les pertes de combustible gazeux et de vapeurs métalliques, est ausside   conduire   au même -résultat que si  l'on   empl  oyait   une très grande quantité d'oxyde de carbone riche, De cette   Manière   les vapeurs de zinc des régions   chaudes   peuvent être emportées à mesure de leur production, et d'autre part la teneur en C02 du gaz circulant est ainsi ramenée en tous les points de l'ap- pareil à une valeur aussi faible que possible, condition favo- rable tout autant dans la zone de réduction que dans la con- denseur. 



   Le   volume et   conséquemment dans l'appareil   clos   la pres- sion du réducteur gazeux, augmentent incessamment du fait des réactions de réduction mentionnées sous les chiffres I et 5 de la   page 2.   



   Par tonne de zinc produit, 350 m3 d'oxyde de carbone (ramenés à la température et à la pression ordinaires) seront théoriquement engendrés dans ces réactions. Il en résulte qu'en   introduisant   au début un volume de gaz   réducteur   égal à la capacité de l'appareil et sous la pression de départ choi- sie on devra soutirer pendant la réduction, soit d'une manière continue, soit par intermittences, un volume d'oxyde de car- bone d'environ 350 m3. 



   Cet oxyde de carbone presque entièrement pur est utilisa- ble pour toute fin convenable. 



   Quant au volume de gaz qui passera par le   condenseur,   il sera donc avant tout déterminé par la vitesse de circulation du gaz dans le cycle et cette vitesse sera avant tout limitée par la vitesse de la réduction de l'acide carbonique par les réducteurs auxiliaires. Cette dernière dépend elle- même tant de la température que de la nature de ces   auxili-   aires. 

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     En   ce qui concerne le dit volume de gaz réducteur, il est très intéressant que ce volume soit faible pour la bonne marche du condenseur, car plus ce volume est petit, plus il, est faci- le, pendant la condensation, d'éviter les pertes de vapeurs métalliques. 



   De même, la prix de la séparation électro-statique des poussières, quand on emploie, ce Mode de séparation, est sur- tout conditionné par le volume des gaz à traiter. 



   Or, un volume de 350 m3 par tonne de zinc est extrêmement favorable. Dans certains cas on peut dépoussiérer 1000 m3 électro-statiquement avec moinsde 0. 2 KW.H. 



     L'avantage   économiquement ainsi atteint par la circulation   incessante du   gaz réducteur, compense de très loin la faible dépense de force Motrice nécessaire pour provoquer cette cir- culation. 



   Dans lecas où il est possible de réaliser le chauffage   électrique intérieur   par un résister r   (Fig. 2),   le cycle est étaoli de telle manière que l'excès de chaleur fourni par le   résister   sert à réchauffer la couche de carbone qui régénère le CO,   la   paroi   métallique   externe pouvant être   [Main-   tenue à une   température     modérée.   



   De cette Manière, on réalise un dispositif très rationnel qui limite   autant que   faire se peut les pertes extérieures de chaleur du four. 



   Dans le cas où l'on emploiera le chauffage extérieur, il faudra au contraire   Imiter   la pression et la destruc- tion des parois par tous moyens appropriés . 



   L'exécution du cycle est donc indépendante de la valeur de la pressionadoptée et elle pourra se faire soit en utili- sant des moyens de chauffage connus, soit en utilisant le chauffage électrique par   résistors   intérieurs en fer ou allia- ses de fer ou   éventuellement par   résistors en carbone ou autre matière appropriée. 

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   Dans ce cas, il est possible d'améliorer   considérable-   ment le rendement électro-thermique et en même temps le ren-   dement   chimique en disposant l'appareil comme indiqué à la Fig. 2. 



   Le résistor tranmet   directement sa     chaleur   à la   charge   de blende mêlée ou non de charbon dans la zône a, où il est essentiel de maintenir une teneur très élevée en oxyde de car- bone. A cette fin et dans le but de récupérer une portion de la chaleur émise par le résister, on institue, comme il est montré sur la Figure, deux zônes b et d de régénération pour la réaction. 



   002 + C   #200   la   première 12.   où le   gaz'00   passe en sortant de la zone de ré- diction a; la seconde d où le gaz passe   avant   sa rentrée en a après avoir été réchauffé en f au   ,'ci   chaleurs réca- pérées. 



   En réglant la vitesse du gaz circulant, il sera possi- ble d'amener à chaque instant de l'oxyde de   carbone   très riche dans la zone de réduction a et   aussi   dans le conden- seur c. Un pareil dispositif avantage Denc la plasieurs maniè- res le rendement de   l'opération.   



   Il est intéressant de remarquer qu'on peut   accomplir   un procédé à peu près analogue en   substituant   l'hydrogène à l'oxyde de carbone et le fer   divisé au     carbone dans   la zône 
Dans ce cas seulement, la   condensation du   zinc   pourra   être   accompagnée   de   la   condensation de   vapeurs   d'eau et le zinc aéra nécessairement recueilli à l'état de poudre. 



   Parmi les avantages ainsi  réalisés,   celui de ré- gulariser les   conditions   de condensation du zinc peut être considéré'comme important. Il est en effet de   nature   à per- mettre éventuellement la récupération à peu près totale du métal en vapeur ou en poussières par l'application   éventuelle   

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   de   la précipitation électro-statique;

   le volume de gaz à traiter par tonne de métal (comme indiqué plus haut) étant très faible et la quantité de vapeurs   amenées   au condenseur ne présentant pas   1'irrégularité   de la marche ordinaire,, la séparation des poussières et des vapeurs pourra se faire   économiquement     même par   voie électrostatique, car le coût de celle-ci dépend surtout du   volume   à traiter.

Claims (1)

1. R E S U M E.

   1 ) Le procédé décrit dans le Brevet principal ? 355.018, du 17 octobre 1928, pour l'application de l'oxyde de carbone sous pression à la réduction de l'oxyde de zinc, peut être exécuté sans intervention de force motrice; l'autocompression du gaz réducteur étant réalisable par les réactions Menés, du moment où celles-ci peuvent s'exécuter dans des appareils à parois métalliques ou étanches, 2 ) Pour l'exécution de la réaction, l'invention prévoit de maintenir une teneur aussi élevée que possible en oxyde de carbone et, à cette fin, de relever la température autant que les parois le permettent;

   d'autre part, elle préconise de limiter la pression pour ne pas favoriser la production d'aci- de carbonique salon la réaction : 2 CO #CO2 +C cette dernière ne s'accomplissant cependant que dans les ré- gions relativement froides, du moins jusqu'aux pressions de l'ordre de 10 kilog/cm2.

   3 ) Dans le même but de maintenir toujours une concen- tration de l'oxyae de carbone voisine de 100% l'invention prévoit un cycle de circulation @@@ ou le réducteur gazeux es incessamment régénéré par des réducteurs auxiliaires:

   carbone, fer, etc.., qui ne doivent pas être mêlées à la char- ge d'oxyde de zinc, la vitesse de circulation des gaz pouvant <Desc/Clms Page number 8> EMI8.1 être facultativement réglée, d'où résulte une sfiri.e d'avanta- ges , notaient : a) diminution des pertes de substances et le;3 pertes de chaleur. EMI8.2 b) Augnientation du rendement chimique (;O'i1rne 91 l'on 0PÓ- rait avec un très grand volume de réducteur gazeux pur alors qu'en faitnon seulement le volume du gaz est limité ce EMI8.3 qu'exige la théorie, mais il peut être récupéré aux -pertes 'lu exige h 801'18, ma 18 pe:),... être "rGcJ.)e'('e 8..1..x:

   :Jertcs accidentelles près. Le cycle ainsi préconisa :!,')xt 8'Gz6cutey' à toutes pressions et températures convenables il cs ; in- dépendant du mode de chauffage adopté. EMI8.4

   4 ) L'invention prévoit en outre J.!18 réalisation du cycle susdit par chauffage électrothemique interne dans la- quelle la condition exprimée sous 3 ) quant à la teneur en oxyde de carbone est satisfaite en limitant au minimum les pertes calorifiques.

   A cette fin, la sone de chauffage est entourée d'une EMI8.5 zone où la cha.leur e-at utilisée par 1.3. réaction eniofiermique C02 +C --2 CO et d'une autre zone de réchauffage du gaz.

   5 ) L'invention prévoit encore que la tir. circula- tion du rédecteur gazeux et la '('éc .1;? tH,ti.Oi.1 des chaleurs perdues, coinrae précisé sous 4 ) , .3'applique également au cas où le réducteur gazeux serait ..le l'hydrogène, la va.peur d'eau EMI8.6 pouvant être décomposée par le charbon avec retour à 7'2y ro- gène et l'acide carbonique.

   6 ) L'invention, pré voit également que l'exécution du EMI8.7 cycle de réduction indiqué sous 4 ) et 5 ) ad:,1et notamment des pressions variées aux différentes phases de la, réduction et qu'elle permet aussi d'éviter la phase nuisible des méthodes belge et silésienne ordinaires durant laquelle il se produit une grande quantité d'acide carbonique dans les creusets et par conséquent une grande quantité d'oxyde de zinc dans le <Desc/Clms Page number 9> condenseur.

   Suivant cette exécution, il est en effet possible de faire clouter la réaction par introduction de CO ou éventuel- lement cle H2 à la température que l'onjuge convenable.

   7 ) En ce qui concerne la condensation du zinc métalli- que sous ses différents états, le procédé selon l'invention se caractérise par une régularité et une uniformité de con- ditions de production non obtenablespar l'emploi des méthodes thermiques ordinairement utilisées.