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"PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA FABRICATION DU SULFATE DE CUIVRE"
On sait que le sulfate de cuivre s'obtient industriel- lement par l'action simultanée sar le cuivre de l'air, de la vapeur d'eau et de l'acide sulfurique agissant dans le même espace clos. Actuellement, l'opération se fait en faisant atta- quer à chaud du cuivre métallique pur sous forme de grenailles creuses par de l'acide sulfurique à l'intérieur d'une grande tour en plomb que l'on fait traverser par un courant de vapeur, d'air et d'acide. Ce procédé présente divers inconvénients.
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1 - L'opération est extrêmement lente et exige l'immobilisation dans les tours d'attaque d'une quantité de cuivre considérable puisqu'on estime qu'un centième du cuivre immobilisé est attaqué journellement.
Suivant l'opinion des demandeurs, la lenteur de l'attaque serait due au fait que celle-ci se fait en milieu 'orin- cipalement gazeux.
2 -' Le procédé est coûteux, soit -car suite du prix d'achat du cuivre pur, soit, si on ne part pas de cuivre pur, par suite de la nécessite des opérations métallurgiques destinées à transformer le corps conte- nant du cuivre employé en cuivre pur.
3 Il nécessite en outre une dépense de com- bustible importante pour obtenir la vapeur nécessaire à l'opération.
4 - Le produit de la réaction doit être enlevé de la tour et transporté dans un cristallisoir.
5 - Enfin, l'appareillage est relativement com- pliqué et encombrant.
La présente invention a pour objet un procédé, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce pro- cédé, permettant la préparation du sulfate de cuivre à partir de rnatériaux cuivreux très divers: cuivre pur ou impur, alliages en morceaux massifs gros ou petits, ré- sidus, précipités de cuivre , oxydes, etc.., au moyen d'installations simples et peu coûteuses, immobilisant les matières premières 5 à 10 fois moins longtemps que les anciens procédés , donnant des rendements théoriques, et permettant la récupération des métaux secondaires, c'est-à-dire assurant des prix de revient réduits.
Ce procédé consiste essentiellement à séparer
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en deax phases, distinctes dans le temps et dans l'espa- ce, l'attaque du cuivre et la mise en solution du pro- duit obtenu, la première opération se faisant à froid dans un milieu liquide et la seconde se réalisant sans nécessité absolue d'apport de chaleur extérieure. Ce résultat est ootenu en transformant le cuivre en un sel susceptible de réagir facilement avec l'acide sulfuri- que, par exemple en transformant le cuivre en oxychlorure ae cuivre, insoluble dans l'eau, mais qui se aissout dans l'acide sulfurique en donnant une solution chaude consti- tuée par un mélange de sulfate et de chloture de cuivre.
La transformation du cuivre en oxychlorure se fait par l'action, en présence d'air, de chlorure de cuivre qui ne sert que de produit intermédiaire et se trouve indé- finiment récupéré, si bien que l'obtention du sulfate ae cuivre se fait, plus rapidement et plus facilement que jusqu'ici, avec la seule dépense théorique de cuivre et d'acide sulfurique.
Les réactions qui se produisent sont les suivantes : 3 Cu + Ca C12 6 Cu Cl 6 Cu CI + 3 O 2 Cu C12 + 3 Cu 0 Cu C12
EMI3.1
et 3 Cu 0 Cu C 12 + 12 H0 + 3 S 04 H2 3 504 Cu. 5 HZ i Cu C12
Il est à remarquer que, grâce à la facilité avec laquelle l'oxychlorure se aissout dans l'acide sul- furique, la formation de sulfate de cuivre peut être effectuée dans les cristallisoirs eux-mêmes.
On peut, avec ce procédé, fabriquer soit au sulfate de cuivre cristallisé SO4 Cu. 5 H2O, les quanti- tés respectives des sels en présence pour la réaction
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étant mesurées de telle sorte que le sulfate de cuivre ait la concentration voulue pour cristalliser pendant le refroidissement, soit une solution de sulfate de cuivre à la concentration voulue si l'on désire utiliser le corps non plus directement mais, par exemple, pour l'obtention de cuivre électrolytique
Ainsi qu'on l'a dit précédemment, on peut obtenir par ce procédé du sulfate de cuivre sans avoir recours à aucune source ae chaleur étrangère Cependant,
si l'on désire obtenir du sulfate de cuivre de qualibé commerciale courante et avoir un rendement volumétrique plus important à chaque cristallisation, on pourra élever la température du mélange liquide,-qui est normalement de 45 à 55 - jusqu'à 80 - 90 par une simple injection de vapeur directement dans le cristallisoir même.
L'opération pourra se faire dans les conditions sui- vantes :
Dans une grande cuve plate en ciment, qui n'a pas besoin d'être revêtue de plomb, car elle ne contien- dra en principe à aucun moment d'acide libre, on dispose des tubes de plomb perforés, reliés à un ventilateur, permettant de faire traverser le contenu du bassin par un puissant courant d'air aussi divisé que possible. On introduit dans cette cuve du cuivre, par exemple sous forme de mitraille, et on y ajoute la quantité voulue d'une solution de chlorure de cuivre renfermant 150 grammes par litre de Cu CI 2; cette solution contiendra en outre, après amorçage de l'opération, du sulfate de cuivre en quantité voisine du point de saturation.
Dans le cas où l'on désiretait traiter des @
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déchets de cuivre à l'état pulvérulent (meulures, limailles, cuivre de cément, etc..) on étagera dans le bassin plu- sieurs cadres en bois perforés, sur lesquels on placera la matière.
On pourrait aussi donner au fond de la cuve une forme telle que sa section transversale présente une série de rainures en dents ae scie, chacun des tubes d'air étant disposé au fond de l'une de ces rainures le long de l'arête de celle-ci. Cette disposition présente, en- tre autres, l'avantage de ramener sur les tubes la matière à traiter et de réduire le volume des dépôts entre les tubes.
On fait braverser la masse par un courant d'air : le cuivre se transformera peu à peu en oxychloru- re restant en suspension dans le liquide auquel il com- munique un aspect laiteux.
On arrête l'aération lorsque la liqueur a atteint la teneur voulue en oxychlorure et on laisse reposer. Après 12 heures environ, le précipité d'oxy- chlorure s'est déposé d'une manière suffisante pour per- mettre de décanter en liquide clair la moitié du volume total. Ce liquide clair, soutiré au moyen d'un monte- jus par exemple, est envoyé dans une autre cuve d'atta- que ou dans un bassin de réserve.
Le produit restant dans la cuve d'attaque est alors agité à nouveau par le courant d'air et sou- tiré à son tour au moyen d'un monte-jus pour être en- voyé directement dans un cristallisoir en plomb, compor- tant, si besoin eà,des lamelles de plomb ou de cuivre suspendues dans la masse.
L'opération qui vient d'être décrite dans les deux paragraphes précédente est discontinue.
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On peut la rendre continue de la façon suivante : on divise la cuve d'attaque en deux parties à l'aide d'une murette moins haute de quelques centimètres que le niveau normal au liquide; le plus grand des deux com- partiments est organisé comme il vient d'être ait ci- dessus, c'est-à-dire qu'il contient les tuyauteries d'in- sufflation et la matière première, tandis que le second est vide et sert, comme il va être expliqué., de réservoir pour recueillir l'oxychlorure formé.
Par l'effet de l'agitation produite par l'air dans le liquide du bassin d'attaque, l' oxychlorure de Cu qui se forme en sus- pension est amené à. la surface et passe en très grande partie dans le petit compartiment avec le liquide qu' amène dans celui-ci la dénivellation produite par l'in- sufflation. Des moyens appropriés permettent de retirer le jus pâteux d'oxychlorure rassemblé dans ce petit compartiment, d'une façon continue ou discontinue, mais le traitement dans le grand compartiment s'effectue d'une façon continue.
Dans le cas où l'on craindrait qu'une matière pulvérulente très légère, comme certains précipités, soit entraînée hors de la cave d'attaque vers le bassin de dépôt avant que l'attaque de la matière soit com- plètement achevés, on pourrait également intercaler entre les Jeux parties, d'attaque et de dépôt, une troisième partie constituée à la manière d'un bassin d'attaque; dans cette partie, quelques tuyauteries d'air maintiendraient la suspension des matières dont l'attaque s'y achèverait avant de passer dans la, dernière partie du bassin où se fait le dépôt. Bien entendu, dans cette partie intermédiaire, on n'introduirait pas de nouvelles matières premières.
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Il convient de remarquer que les proportions de cuivre, de chlorure de cuivre et d'air doivent être judicieusement choisies pour que l'oxychlorure en sus- pension ainsi obtenu se présente sous forme d'une bouil- lie suffisamment fluide pour pouvoir être facilement transportée dans des canalisations en plomb au moyen d'un monte- jus.
On laisse encore reposer le produit dans le cristallisoir pendant quelques heures, de manière à en enlever une nouvelle quantité de liquide clair.
Cet oxychlorure est alors traité par de l'acide sulfurique, à 60 ou 66 B. par exemple, pour être transformé instantanément, dans le cristallisoir même, en sulfate de cuivre et en chlorure cuivrique qui se trouve régénéré.
Cette addition d'acide a pour effet d'élever la température du mélange qui se trouve portée à 45- 55 , tant par suite de la chaleur dégagée par l'hydra- tation ae l'acide concentré que par la transformation de l'oxyde en sulfate.
Pratiquement, on ajoutera une quantité d'acide sulfurique supérieure à celle qui serait nécessaire pour obtenir une saturabion exacte, et jusqu'à réaction acide au papier à l'héliantine. Dans ces conditions, le sulfate de cuivre formé se trouvera en sursaturation et une partie àe celui-ci se déposera sous forme de sulfate neige, tandis qu'une partie se déposera ensuite par re- froidissement sous forme de gros cristaux. On peut d'ail- leurs, si on le désire, éviter la formation du sulfate neige, en abaissant la teneur en oxychlorure de façon à ne pas dépasser le point de saturation dans le cristal-
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lisoir. Le rendement volumétrique est cependant dans ce cas diminué, l'élévation de température étant moins ac- centuée.
Si l'on veut, pour les -raisons qui ont été indiquées précédemment, porter la température du mélange aux environs de 90 , il suffit d'amener dans le cristal- lisoir un simple tube abducteur en plomb par lequel arrive de la vapeur, sans qu'il soit nécessaire d'utiliser un serpentin qui rendrait très difficile l'enlèvement des cristaux déposés dans le fond et augmenterait considérablement le coût de chaque crisallisoir.
Après refroidissement des liquides dans les cristallisoirs, les eaux-mères saturées de sulfate de cuivre et renfermant le chlorure de cuivre régénéré sont à nouveau renvoyées dans les cuves d'attaque. Le chlorure mis en oeuvre sert ainsi indéfiniment, sauf les pertes par manutention qui sont d'ailleurs insignifiantes.
Les cristaux aéposés dans le cristallisoir sont recueillis, lavés,essorés et triés par les moyens connus. L'expérience prouve d'ailleurs que la présence de chlorure de cuivre dans les eaux-mères ne nuit en rien à la qualité ni à l'aspect aes cristaux obtenus.
Les principaux avantages de ce procédé de fabrication sont les suivants :
1 Possibilité d'obtenir du sulfate de cuivre avec la seule dépense d'acide sulfurique et de cuivre métallique, qui n'a pas besoin d'être pur, sans qu'il soit nécessaire de procéder à une opération métallurgique préalable sur le cuivre, ni d'effectuer l'attaque à c haud.
2 Attaque beaucoup plus rapide et exigeant
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une installation beaucoup plus simple qu'avec les pro- cédés actuels.
3 -Attaque produite par une liqueur ne renfer- mant pas d'acide libre, ce qui permet de l'effectuer dans des bassins en ciment sans revêtement en plomb.
4 - Facilité de manutention due à ce que les produits sont exclusivement 'manutentionnés par des monte- jusjusqu'à la cristallisation.
5 - Possibilité de produire le sulfate de cuivre dans les cristallisoirs mêmes.
6 - Possibilité d'obtenir du sulfate de cuivre crisatllisé dans aucun chauffage ou avec un chauffage très réauit produit par,injection directe de vapeur dans le cristallisoir.