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"PROCEDE POUR LA FABRICATION D'ALLIAGES DE METAUX ALCALINO-TERREUX AVEC LE PLOMB OU D'AUTRES METAUX, ET POUR L'EXTRACTION, A L'ETAT PUR, DES METAUX AL- CALINO-TERREUX"
La présente invention concerne un procédé pour la production des métaux alcalino-terreux et pour leur alliage avec le plomb et d'autres métaux tels que ceux qui seront spécifiés ci-après.
Certains métaux, principalement le plomb et le cadmium, ne s'allient pas facilement avec l'aluminium lorsque, étant tous deux à l'état de fusion, ils sont mis en présence l'un de l'autre; par exemple, lorsque l'on ajoute du plomb en fusion à un bain d'aluminium fondu, ou bien lorsque l'on fond ensemble du plomb et de l'aluminium, les deux métaux ne s'allient pas l'un avec l'autre mais forment deux couches séparées qui ne se mélangent pas dans une mesure appréciable; ceci est utilisé dans le procédé suivant la présente invention pour la fabrication d'alliages de métaux alcalino-terreux avec le plomb ou le cadmium, ou avec d'autres métaux s'alliant difficilement à l'aluminium.
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Dans le brevet N" 393.804 alla /jfl330n a décrit un procédé pour la fabrication d'allia- ges des métaux alcalino-terreux avec l'aluminium, par exemple les alliages calcium-aluminium, strontium-aluminium, etc...,en réduisant des composés de métaux alcalinoterreux par l'aluminium et permettant ainsi la fabrication de ces alliages d'aluminium; ce procédé consiste à introduire un ou plusieurs composés des métaux alcalino-terreux, en morceaux au minimum de 1/2 à 1 m/m, dans un bain d'aluminium fondu afin de réduire ce ou ces composés et d'allier ce ou ces métaux alcalino-terreux avec l'aluminium.
Selon la présente invention, on a constaté que les alliages de métaux alcalino-terreux avec le plomb et le cadmium, ou avec d'autres métaux qui, dans les conditions ci-dessus, ne s'allient pas facilement avec l'aluminium, peuvent être fabriqués, de manière facile et économique, en réduisant un composé d'un métal alcalino-terreux dans un bain d'aluminium fondu, par exemple de la manière mentionnée plus haut, et, avant, pendant, ou après l'introduction de ce composé dans ce bain, d'ajouter d'une manière ou de l'autre, le plomb, le cadmium, etc...,en fusion à l'alliage d'aluminium également en fusion ; lemétal alca- lino-terreux abandonne l'aluminium et va au plomb, cadmium, etc.., avec lequel il s'allie.
II doit être bien entendu que le procédé suivant la présente invention permet d'obtenir les métaux alcalinoterreux en partant non seulement de leurs oxydes mais également d'autres composés, par exemple de leurs silicates.
Il doit être également bien entendu que, dans ce procédé, les termes "métaux alcalino-terreux" couvrent non seulement le calcium. le strontium et le baryum, mais aussi le magnésium et le béryllium.
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Dans les cas où on traite le cadmium au lieu du plomb, le procédé reste le même et, lorsque l'alliage du cadmium avec le métal alcalino-terreux a été finalement obtenu, on peut distiller le cadmium, de sorte que le procédé constitue un moyen commode pour obtenir les métaux alcalino-terreux sensiblement à l'état pur.
En conséquence, la présente invention consiste, dans ses grandes lignes, en un procédé permettant d'obtenir les métaux alcalino-terreux et leurs alliages ; ce procédé on mélange, à l'état de fusion, (a) un métal ne s'alliant pas facilement à l'aluminium et (b) un alliage avec l'aluminium de ce ou de ces métaux alcalino-terreux, on laisse le produit en fusion se former en deux couches et on sépare 1$aluminium.
Suivant une autre particularité de l'invention, les métaux alcalino-terreux peuvent être séparés du métal, par exemple le plomb ou le cadmium, qui ne s'allie pas facilement avec l'aluminium; cette opération peut être effectuée en séparant, par volatilisation, le métal volatil de ltalliage qui le contient après avoir séparé ce dernier de l'aluminium; le métal alcalino-terreux reste ainsi seul et on peut, de cette façon, obtenir ce métal à l'état pur.
Les exemples suivants permettent de décrire l'invention d'une manière plus spécifique.
Dans le cas du plomb: a) On peut, en premier lieu, mettre l'aluminium seul dans le four et le faire fondre et, après que les oxydes de métaux alcalino-terreux ont été placés, en morceaux ou blocs, sur le bain d'aluminium fondu et réduits, on obtient un alliage d'un ou de plusieurs métaux alcalino- terreux et d'aluminium; on introduit alors le plomb, à
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l'état de fusion ou autrement, dans ce bain d'alliage fondu d'aluminium que le plomb traverse pour se déposer en dessous de lui dans le four. b) On peut fondre ensemble le plomb et l'aluminium dans un four convenable, ou bien on peut fondre le plomb d'abord et l'aluminium ensuite ; on introduit ensuite les oxydes des métaux alcalino-terreux, non à l'état de poussières, mais de morceaux ou de blocs que l'on place à la partie supérieure du bain d'aluminium.
On constate alors que, quel que soit le mode utilisé, le ou les métaux alcaline-terreux se trouvant dans l'aluminium ont abandonné ce dernier pour passer dans le plomb avec lequel ils s'allient. c) On peut fondre un alliage d'aluminium et d'un métal alcalino-terreux, et ajouter au bain du plomb en fusion; le plomb fait alors séparer le métal alcalino- terreux de 18 aluminium et former un alliage de ce métal alcalino-terreux avec le plomb qui descend au fond et laisse à la partie supérieure du bain l'aluminium sensi- blement sans métal alcalino-terreux.
Par exemple, selon l'invention on a fondu un alliage calcium-aluminium à 10 % de calcium 'à une tempé- rature d'environ 700 à 1000 C; on a ensuite fondu à environ 350 C du plomb que l'on a ajouté au bain d'allia- ge; le tout ayant été coulé, on a constaté, après refroi- dissement, la présence de deux couches différentes, la couche supérieure constituée par de l'aluminium sensible- ment pur, et la couche inférieure par du plomb renfermant 6,5% Ca et seulement de faibles traces d'aluminium.
Par un procédé analogue, on a obtenu selon l'in- vention un alliage strontium-plomb au moyen d'un alliage
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strontium-aluminium en versant du plomb en fusion sur un bain d'un alliage strontium-aluminium; l'alliage strontiumplomb avait une texture cristalline et donnait, à l'analyse, une teneur en strontium de 5,3 %.
On a, de façon analogue, obtenu un alliage baryum-plomb à 3 % de baryum.
De même, on a obtenu, au moyen d'un alliage magnésium-aluminium à 5 % Mg un alliage magnésium-plomb à 2 % Mg.
De cette façon, on a également obtenu des alliages béryllium-plomb ou béryllium-cadmium.
Le cas du béryllium, l'application pratique de l'invention est indiquée par l'exemple suivant :
A un bain d'aluminium chauffé à environ 1100 C, on ajoute des morceaux ou blocs de béryl naturel qui est un silicate de béryllium et d'aluminium ayant la formule 3 Be 0 A12O3 6SiO2.
En ajoutant graduellement les morceaux ou blocs de béryl au bain d'aluminium, on a constaté que la teneur en silicium de ce bain augmentait progressivement, et on a finalement obtenu un métal à 20 % de silicium, la silice du béryl ayant été réduite en silicium qui s'est allié avec l'aluminium.
Bien que l'on n'ait pas réussi jusqu'ici, à analyser cet alliage au point de vue béryllium, 1=analyse de ce métal en présence de l'aluminium étant extrêmement difficultueuse, on a constaté que l'alliage est d'un gris acier portant à croire à la présence du béryllium.
En traitant alors cet alliage béryllium-aluminium-silicium par le cadmium de la façon décrite plus haut, on a obtenu un alliage cadmium-béryllium ; cadmium était devenu très
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cassant, ce qui portait à croire que le béryllium était passé dans le cadmium; on peut ensuite séparer le cadmium par distillation, ce qui laisse du béryllium à l'état métallique.
Selon l'invention on a constaté que le passage du ou des métaux alcalino-terreux dans le plomb s'effectue avec une grande rapidité; par exemple, quelques minutes après que l'on avait mélangé le plomb au bain, on pouvait procéder à la coulée.
On a également constaté selon l'invention que, si l'on fond de l'aluminium pur et que l'on ajoute un oxyde d'un métal alcalino-terreux en blocs, c'est-à-dire en morceaux et non en poudre, et que le bain à environ 1200 C soit abandonné pendant quelques heures, il se forme un alliage et la température descend entre 700 et 1000 C; on peut alors verser le plomb dans l'alliage en fusion et tout le procédé peut être mis en oeuvre en une seule opération.
Cette opération a été exécutée dans un creuset en graphite chauffé aux températures voulues dans un four de type courant.
On peut utiliser pour cette opération tout type convenable de four.
On a constaté selon l'invention que la récupération du ou des métaux alcalino-terreux était très grande dans le plomb; dans un cas où l'on extrayait le calcium d'un alliage calcium-aluminium au moyen du plomb, jusqu'à 90 % du calcium était passé dans le plomb tandis que l'on ne trouvait pas de traces de calcium dans l'aluminium restant.
De plus, selon l'invention on a constaté que l'on peut augmenter le pourcentage de métal alcalino-terreux
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passant dans le plomb en faisant traverser, en une ou plusieurs fois, le bain d'alliage d'aluminium par la totalité du plomb, ou autre métal analogue, lentement et bien disséminée dans la masse afin que les métaux se trouvent bien en contact au cours de l'opération.
Un moyen commode d'assurer une bonne répartition du plomb dans tout le bain est d'ajouter à ce dernier le plomb sous forme de grains.
Comme déjà mentionné, la production de ltalliage d'aluminium n'est pas limitée à l'application des oxydes des métaux alcalino-terreux comme matières premières, d'autres composés pouvant servir, en particulier les silicates. Ainsi, si l'on prend de la magnésite calcinée qui est riche en silice (16 %), on obtient un alliage aluminium-magnésium-silicium. De manière analogue, d'autres silicates de métaux alcalino-terreux donnent un alliage ternaire aluminium-silicium-métal alcalino-terreux. Lorsque cet alliage est traité par le plomb ou le cadmium, le siliciure du métal alcalino-terreux se trouvant dans l'alliage est séparé, le métal alcalino-terreux allant au plomb ou au cadmium et le silicium restant avec l'alu- minium.
Lorsque le cadmium remplace le plomb, la température du bain d'alliage d'aluminium est abaissée, par exemple à 700 à 8000 C et le cadmium à l'état de fusion est versé graduellement dans ce bain.
Le procédé suivant l'invention peut être mis en oeuvre avec un alliage d'aluminium renfermant plus d'un métal alcalino-terreux.
La proportion de plomb, cadmium, etc... ajoutée au bain d'alliage d'aluminium dépend des résultats envi- sagés.
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Par exemple , avec des poids égaux d'aluminium et de plomb ,le pourcentage de calcium se trouvant dans l'aluminium avant le passage sera sensiblement celui se trouvant dans le plomb après ce passage tandis que, avec un pourcentage plus faible de plomb , le pourcentage de calcium , etc,., dans le plomb sera plus élevé.