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I1PRC1CK';E DE SEMATION ET D'EXTRACTION DE ;.!EUX AUTRES QUE LS Fier COl'JTElmS D..lJ3 DEC xTI't7 PRELIEREG METAL- LL#mH .
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Convention Internationale: Priorité d'une demande allemande
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correspondante do 19¯déembre 129.
L'i<-u;.<itLon concerne des procédés et des t-1..- positifs de séparation et d'extraction <1-é> ziuc, d'étaiu, d'aYltl::lîYLUy de. 1-,1 o:"b de bismuth et/ou 1e i:.iµt>;:.>i se cO!-1P01'l a.nt de li:.ßt711 .=al.ciae et contenus dans des alliages du cuivre et/ou du nickel, ainsi que d3.ll des produits intermédiaires des etc:'N17.SS'::¯lïltâ t21- lurgiques, tels que par exemple le cuivre noir conte- nant de l'étain . Le traitement de tels Plliaues nue
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pouvait être effectué jusqu'ici que de façon compliquée dans un grand nombre d'opérations, et il n'était pa; pos-
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uwale de séparer les divers éléments constitutifs 1=ité- GrrÜcme11t, même approximati'!0,-'1ent, ou mené de les ex- traire séparément les uns des autres.
Jusqu'ici, pour traiter des matière;;, toiles
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ti'.7.,3 1C bronze, le tombac et autres alliages contenant en- viron 5L à SO 5 de cuivre, 3 à 12 'ÍÓ d'étain, 1 à 10 µ1 de plomb, le reste étant du zinc, ou encore du laiton ou du maillechort contenant de l'étain, pour obtenir du cuivre ou du cupro-nickel, on faisait fondre la matière au con-
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V6l'tisseUl' avec du coke, puis or volatilisait le zinc et 1'étain. On obtenait ainsi un cuivre brut contenant jus-
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qu'à 90 10 de ci.,,ivre et un mélange d'oxydes d0i.'t la teneur en étain pouvait varier entre 10 et 30 % suivant la te- neur en étain de la matière de départ.
Ces oxydes mélangés sont désignés et mis en vente sous le nom d'oxydes mixtes.
On traite généralement ces oxydes mixtes on faisant fon-
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lire la matière, mélangés ==<c du C ,': î G i c, r de ";(1).6.8 et de l'anthracite, dans un ':r)11.l' (''ï:"('.rbèr9. De,.; que.' la mause a t 00 ill dans le four lv. ',.^...1 .. ¯.ii.'f. c: t.. -::1;3.1..::':1 . -:: i 'Ja àu zinc (environ 1000 ), le sine E,GC11-^,,.")C :::OU8 ±J=:=2 de vapeur, brûle dans le CaWlE'<<J pocr donner de l'oxyde cl.-=- zinc qui eab recueilli dans une ..¯:. ; 31 C.'.iC'T- àe filtres- ">::"0". On ne peut éviter toutefois que 1 ?;r; 'rC.p3'L."û de zinc entraînent avec elles une partie de la charge primitive.
En outre, certaines quantités d'étain sont également brû- lé os par les gaz de la combustion. L'oxyde ainsi obtenu et
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riclie z-Liie confie;..t encore toujours des Quantités nota- bles d'étain) par exemple, en plas de aU à 65 7 de zinc, 3 à 6 % d'étain et environ 5 à 8 % de plomb.
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Ce mode opératoire est très coi:iàJlii.i,é et il en-
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traîne de grandes pertes d'étain. quant aux alliages débarrassés du zinc ou ne contenant pas de zinc dès le début, on ne pouvait les traiter aussi jusqu'à présent que de façon très difficile.
Dans l'affinage de oronze à cloches dans dos convertis- seurs on ne réussissait par exemple à obtenir au une spé- ration, sous forme de SnO2, que 50 à 60% environ de l'étain contenu dans le bronze. Pour rendre le reste de l'étain utilisable il fallait répéter plusieurs fois plusieurs opérations secondaires, pour obtenir finalement 85 % environ de l'étain contenu dans l'alliage. Ce procé- dé, qui comporte des opérations secondaires compliquées, n'est encore surpassé par aucun autre procédé de l'in- dustrie métallurgique.
La présente invention permet, en ce qui concer- ne les métaux indiqués, de les séparer de telles matières de départ, en particulier d'alliages de cuivre et/ou de nickel, en une opération, sauf de très petites quantités et de les obtenir presque intégralement. On obtient ce résultat en faisant passer sous pression à travers le bain de métal porté à la température nécessaire, par une sorte de renversement du procédé connu au convertisseur, des gaz réducteurs tels que l'hydrogène, l'oxyde de carbone, le gaz de gazogène, le gaz à l'eau, le gaz d'éclairage, le gaz de fours à coke, etc, en. maintenant au-dessus du bain, suivant les propriétés de la matière de départ, une atmosphère réductrice, neutre ou oxydante. Les éléments constitutifs secondaires sont obtenus dans tous les cas sous forme d'oxydes.
Ce mode opératoire permet également d'éliminer et de recueillir séparément les éléments cons- titutifs ,secondaires.
L'ordre dans lequel doit avoir lieu l'élimination des divers éléments constitutifs secondaires dépend de la
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composition des matières de départ (dans le cas envisagé).
Si la matière de départ contient par exemple du zinc et de l'étain, il faut, pour séparer ces métaux, maintenir l'atmosphère du four neutre ou encore faible- ment réductrice jusqutà l'élimination du zinc. Le gaz introduit sous pression dans le bain chasse pour ainsi dire du bain métallique le zinc qui s'y trouve à l'état instable, ou la vapeur de zinc. Les vapeurs de zinc chassées du bain brûlent dans le came au pour donner de l'oxyde de zinc qui ne contient pas d'étain ou qui est très pauvre en étain. Comme le gaz introduit sous pres- sion ne réagit pas avec le zinc dans cette opération, on peut prendre non seulement des gaz réducteurs, mais en- core des gaz inertes vis-à-vis du zinc.
Lorsque tout le zinc est extrait du bain, ou bien lorsqu'on traite une matière ne contenant pas de zina dès le début, il faut avoir soin de disposer d'une atmos- phère oxydante pour l'élimination de l'étain et des au- tres métaux. Si l'on continue maintenant à insuffler des gaz réducteurs, l'étain fixé au cuivre s'oxyde à la sur- face du bain et se volatilise. Le cuivre pouvant être également oxydé et les petites quantités d'étain qui y sont fixées sont réduites en métal par l'action des gaz réducteurs..
On peut continuer l'application de ce procédé jusqu'à ce que tout l'étain soit éliminé du bain. Les seuls gaz à envisager à cet effet sont des gaz réducteurs.
Il est possible, de façon analogue, d'éliminer aussi d'au- tres éléments constitutifs tels que l'antimoine, en con- duisant l'opération de façon appropriée.
On a déjà proposé, par l'application d'un princi- pe connu, de séparer un métal alcalin de ces alliages
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avec le plomb en introduisant de l'azote dans l'alliage liquide. Alors qu'on opère, dans ce procédé connu, dans des vases fermés, en fer, chauffés extérieurement et que les vapeurs chassées sert condensées sous forme de mé- tal, on opère suivant l'invention, le chauffage étant intérieur, de façon que les vapeurs métalliques brûlent pour donner des oxydes.
L'élimination de l'étain et des autres métaux peut être sensiblement accélérée et améliorée lorsqu'on. ajoute au bain de métal, avant ou pendant le traitement au moyen de gaz réducteurs, certaines quantités de soufre ou de matières cédant du soufre spus forme solide, en fusion, sous forme de vapeur ou de gaz. Pour les alliages contenant du cuivre le plus avantageux est de prendra de la pyrite de ouivre ou de la matte de cuivre; on peut toutefois prendre aussi d'autres produits cédant du sou- fre.
On a déjà proposé de faire passer un mélange de vapeur d'eau et d'hydrogène sulfuré à 8000 C sur des minerais et d'autres matières pour sublimer l'étain, le bismuth, le molybdène sous forme de composés sulfurés. Dans ces procédés connus la matière à traiter est à l'état so- lide. Suivant l'invention, contrairement à ces procédés, les gaz réducteurs sont refoulés à travers un bain de métal en fusion; les réactions qui se produisent sont toutes différentes, ce qui fait qu'on obtient aussi des résultats tout à fait différents. Le procédé précédent ne peut pas être réalisé du tout avec un mélange gazeux ayant la composition citée plus haut.
Un mode de réalisation pratique du procédé con- siste à faire fondre la matière de départ dans un four basculant, par exemple un four à tambour, chauffé de façon
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quelconque. Une partie de la charge de ce four, qui peut servir également de réservoir pour la matière brute liquide est envoyée de temps en temps au deuxième four dans lequel a lieu le traitement par le gaz (four de réaction).Le chauf- fage de ce four de réaction peut avoir lieu de façon quel- conque, mais il faut qu'il soit tel que la température nécesl saireà l'opération, température qui varie entre 900 et 14000 suivant la composition de la matière de départ, puis- se être maintenue pendant toute la durée de l'opération.
Pour éviter un refroidissement exagérédu bain de métal, le gaz utilisé pour la réaction est de préférence préalable- ment chauffé. On prendra donc avantegeusement des gaz qu'on puisse chauffer préalablement jusqu'à 800 environ.
Deux fours propres à la réalisation du procédé sont représentés à titre d'exemple dans le déclin annexée;
La fig. 1 est une coupe transversale de l'ensem- ble de l'installation.
La fig. 2 est une coupa longitudinale du four de fusion par la ligne II-II de la fig. 1.
Le four de fusion qui est un four ordinaire à tambour, est monté à rotation sur des galets b . Il com- porte une gouttière de coulée c etun orifice de sortie pour les gaz de chauffage da A une extrémité se trouve un brûleur e auquel on fait arriver de l'air au moyen d'un canal.!. La porte de chargement g se trouve à l'extrémité opposée.
Au-dessous du four de fusion a se trouve le four de réaction h. Ce four est également monté à rotation sur des galets i. Il comporte une ouverture k par. laquelle il est chargé etvidé et à travers laquelle legaz s'échap- pent pendant le soufflage. Les gaz arrivent par des tuyères 1 branchées sur un canal m. Le gaz sortant des tuyères 1
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entre dans le bain de métal n et s'échappe par l'ouver- ture k. Le bain de métal est chauffé de façon quelconque
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dans le four o.e r':o.civ¯1, en l'espèce au moyen du brûleur o . Au-dessous du four de réaction se trouve une fosse p dans laquelle on peut introduire un vase de transport tel qu'une poche de coulée q.
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.Le fV:lCti:';.1:le,,13rÜ du dispositif est le .suivant, ! On char¯j 18 four a par la porte . On chauffe-' ensuite le contenu ("è oi-ir li Y:1GVCIl du îrûleur e . -az de chauffage .':: 1: ehc;;\lJ.p3 8. travers l'ouverture à Je t'...ps à autre : ¯''vit ,...'e:,. ce ;o,.cJ." pour l'dmenur à la posi- tion indiqua e,l >'-':¯i'c.s interrompus, de façon qu'une par- tie de son COJ'lt2ll.Lt coule L;,::;. le four de réaction qu'on a éale:1:O:¯, fait tourner pour l'a..n8"'::J." à la position re- pr6ccrltée en traits interrompus.. On i<ediTer#e ensuite les d8".1:: fours et OW les ramène à la position l.ïlCLl.jL..C en traits pleins.
Le t.i:1 1=,:;;..t d-a ; in in métal au n.oyen du gaz commence ensuite dans le four de réaction. Dès que l'affinage est termine on fait tourner le four de réaction autour de son axe pour l'amener à la position indiquée en traits interrompus; de façon que le contenu du four puisse
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couler erl totalité ou en partie à travers l' On;2L' W'v 1: dans la roche de :.: 'j .:1';' l:; . Gn remplit ensuite le four' de nouveau. Les températures de Lnavail varient entre 900 3t 1400 C et dépendent aussi de la nature et de la composi- tion de la matière à traiter.
On a traité par le procédé indiqué ci-dessus des alliages contenant environ 80% de cuivre, 3 à 7 % d'étain, 2 à 3 % de plomb, le reste étant du zinc, en charges de 1250 kg. On a fait passer du gaz d'éclairage dans le bain de métal dont la température était de 1200 à 1300 C, en maintenant une atmosphère réductrice dans le four . Cn a
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obtenu ainsi un oxyde de la composition suivante: 70 à 71 % de zinc, 0,2 à 0,3 % d'étain, 7,8 % de plomb. Le bain de métal débarrassé du zinc contenait 92 % de cuivre, 6 % d'étain, 1,5 % de plomb, 0,12 % de zinc.
Dansune autre série d'essais faits avec la même matière de départ, l'élimination du ziac a été effectuée de la façon décrite ci-dessus et le bain de métal débarras- sé du zinc a subi un traitement ultérieur en présence d'une atmosphère oxydante dans le four et âpres addition de py- rite de cuivre, par l'introduction de gaz -réducteurs. Le métal ainsi obtenu contenait : 98,25 % de cuivre, 0,11 % d'étain, 0,14 % de plomb.
On a traité en outre, au moyeu, de gaz réducteurs, 600 kg d'un bronze contenant 7 % de Sn; 85,75 % de Cu; 5,06 de Pb; 0,91 % de Sb; 0,05 % de Zn, de la façon indiquée en ajoutant 12 kg de pyrite de cuivre. Le métal restant contenait : 97,85 % de Cu; 0,23 % de Sn; 0,12 , de Fb; 0,21 % de Sb.
Les éléments constitutifs secondaires éliminés furent recueillis sous forme de mélanges d'oxyde de la composition suivante :
39,9% de Sn; 32,6 % de Pb; 0,10 % de Cu; 0,12 % de Sb.
Au cours decetessai la quantité de scories pro- duites n'a été que de 30 kg, ces scories contenant en tout 50 % en chiffres ronds de métal, ce qui fait que la quantité de métal à soumettre à un nouveau traitement n'est que de 15 kg ou 2,5 % de la quantité introduite.
La séparation fractionnée d'étain et d'antimoine est indiquée par l'exemple suivant
700 kg. d'un alliage contenant :
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15, Lie -', iSu; 61, û2 de Cu; 6,57 ,:0 de PO, 11,04 de Sb ont été soumis au traitement indiqué plus haut après addition de 60 kgde pyrite de cuivre. Après l'élimination de l'étain le bain de métal avait la composition suivante :
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1,02 ï: de Sn; 82, '* de Cu; 0,83 > de Pb; 10,26 % de Sb et l'oxyde obtenu dans cette opération contenait x 48,C; yc' de Sn et Jy 6U II, de Sb L'antimoine du bain de métal a été éliminé par un nouveau traitement au gaz et on a obtenu un cuivre conte- nant :
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0,2.0 / de Sn; 1,jb /<, de Sb et 96,7 ,, de Cu.
Ainsi qu'on l'a déjà dit dans le préambule, on peut traiter aussi de façon économique, au moyen de ce pro- cédé, des produits intermédiaires métalliques des établis- sements métallurgiques, produits ne contenant, en plus du cuivre ou du nickel, que de petites quantités de métaux de valeur, tels que l'étain, le bismuth, etc. Dans ce traite- ment de la matière, par exemple de cuivre noir contenant de l'étain, les métaux nuisibles à l'utilisation du cuivre sont éliminés directement du bain, sans donner naissance à de nouveaux produits intermédiaires complexes.
Les essais très nombreux qui ont été faits ont encore donné ce résultat remarquable que la quantité de scories produites dans l'application du procédé ci-dessus est extrêmement petite, ce qui augmente sensiblement l'importance économique de ce procédé. Si l'on considère qu'or¯ obtient dans 1'affinage usité jusqu'ici au conver- tisseur, en partant de matières comme celles qui sont in- diquées dans l'exemple, 40 % de scories et même davantage, cette quantité de scories retournant dans l'opération pour l'extraction du métal qu'elle contient, il en résulte déjà combien une réduction très sensible de cette quantité
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de scories est importante pour l'économie du procédé.