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Procédé de préparation de carbure de calciom. four propre à l'exécution de ce procédé et produits obtenus par ce procédé ou à l'aide de ce four .
On connaît beaucoup de procédés industriels qui condui- sent à un rendement presque quantitatif- Dans la préparation du carbure de calcium, on n'est pas parvenu jusqu'ici à un tel résultat. On se contente, en général, d'un carbure de calcium à 80 %. puisque les 20% qui restent se composent pour la plus grande partie de chaux, il est évident que la formation du car -bure de calcium n'est pas terminée et que cela cause des pertes considérables de matières brutes et d'énergie. On trouvera dans ce qui va suivre la raison pour laquelle il ne se forme généralement dans le four qu'un carbure de calcium à bas degré de pureté.
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On prépare le carbure de calcium en fondant de la chaux et du coke, dans des proportions correctes au point de vue stoechiométrique pour la formation de carbure de calcium pur, dans un four électrique à arc ou dans un four à résistance. pour qu'une réaction complète s'opère entre la chaux et le coke, le mieux serait évidemment que le carbone puisse réagir avec la chaug dans toutes les phases du procédé de manière telle que les matières brutes se transforment complètement en carbure de calcium. quand, dans le four, la matière brute a été chauffée à une tempéra-cure de 2200 environ, la chaux commence à se ramollir et à réagir avec le carbone avee dégagement d'oxyde de carbone.
plus la quantité de carbure de calcium formée est grande et plus le pourcentage de carbure de calcium dans le produit fondu augmente, plus son point de fusion s'abaisse et plus le mélange dans lequel le carbure de calcium prend naissance devient liquide; à une température de 16500 environ, il est arrivé à son point de fusion le plus bas. par suite du fait que le point de fusion s'abaisse de plus en plus, comme décrit ci-dessus, le mélange de réaction devient de plus en plus liquide; dans cet état, il se sépare du coke et coule au fond du four. Aisi, les ingrédients de la masse se séparent et il en résulte une influence défavorable sur le cours ultérieur de la formation du carbure de calcium, car le carbone s'appauvrit en chaux, tandis que la chaux s'accumule au fond du four.
Lorsque, par la voie des électrodes, une grande quantité d'énergie est introduite dans le four, le carbure de calcium ne peut âtre formé qu'avec de grandes pertes,parce que le carbone manque de chaux et le mélange à basse teneur en carbure de calcium qui occupe le fond du four manque de carbone ; c'est pourquoi le carbure de calcium dé jà, formé est en partie décomposé de nouveau par suite du surehauffage.
La présente invention a pour objet un procédé qui permet
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de modifier ces conditions défavorables pour le cours de la réaction et d'obtenir un carbure de calcium à 85-95%. Dans ce procédé, on effectue la formation du carbure de calcium en une opération à deux phases au moins. cette fin, on fond,de préférence, la masse dans un four comportant deux foyers de fusion ou creusets distincts, écartés l'un de l'autre et, de préférence, placés à des niveaux différents, de manière que la masse de carbure de calcium soit forcée de passer d'un des foyers à l'autre.
On resliss cette disposition en subdivisant le four, par un mur suseeptible d'être refroidi, en deux compartiments dont chacun posséde un foyer de fusion.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple, fera bien comprendre de quelle maniére l'invention peut être réalisée.
La figure 1 est une coupe longitudinale du four réalisé sous une de ses formes d'exécution.
La figure 2 est une coupe transversale suivant la ligne A-A de la fig.1.
La figure 5 est une coupe longitudinale suivant la ligne B-B dela fig.l.
En dedans de la maçonnerie extérieure 1 du four sont ménagés deux foyers de fusion 2, et 3, séparés par une barrette 4 qui peu% être pourvue de dispositifs de refroidissement, par exemple de tubes 5 destinés a recevoir des fluides réfrigérants.
Avantageusement, le niveau du foyer : est plus bas que celui du foyer 2, Le trou de coulée 6 est situé en face du foyer 3, Quand on utilise un four à trois phases, deux électrodes 7 et 8 sont placées au-dessus du foyer 3 et la troisième électrode 9, se trouve au-dessus du foyer 3, La position des électrodes est indiquée à la figure 2. Au-dessus de la barrette 4. entre les électrodes 7 et 8, d'une part, et l'électrode 9, d'autre part, est disposé un mur ou cloison de séparation 10, qui peut aussi
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@ contenir des tubes de refroidissement.
Ce mur sert à éviter la rencontre prématurée des mélanges de réaction introduits au -dessus des deux foyers. on peut former la barrette 4 et le mur de séparation 10 comme il a été indiqué schématiquement à la figure 3,. de laquelle on a omis, pour plus de simplicité, les tubes de refroidissement. Dans ce cas, la barrette ou traverse et le mur de refroidissement font corps l'un avec l'autre, de sorte que les foyers 2 et 6 ne communiquent que par l'orifice 11.
Le foyer 2 est chargé d'une quantité telle de chaux et de carbone qu'un carbure de calcium à environ 60-70% coule du foyer 2 au foyer 3 à travers l'orifice 11 située à la partie in- férieure du mur 10. contrairement à. ce qui est le cas pour le foyer 2, le foyer ? est chargé d'un excès de carbone aussi grand que possiole. Le carbure de calcium à environ 60-70 % s'écoulant du foyer 2 entre dans le foyer 3, où., par suite du déplacement: de l'équilibre vers le cöté ou carbone, on peut le carburer à un point tel qu'il se transforme en un carbure à environ 85 à 955.
De préférence, on charge le four de manière à obtenir la formation du mélange eutectique de carbure de calcum et de chaux vive. De mélange contient environ 70 % de carbure et en- viron 30 % de chaux. 1 cet effet, on ajoute, au-dessus du premier foyer, un mélange d'environ 100 parties en poids de chaux vive et d'environ 45 à 52 parties en poids de carbone, ces quantités étant rapportées aux matières pures.
Le mélange eutectique s'écou -le ensuite, comme décritci-dessus, dans le second foyer oü l'on ajoute au moins une quantité telle de carbone que les 30 % de chaux vive contenus dans le mélange eutectique soient transfor- més en carbure de calcium. pour égaliser les pertes, il est recommande d'ajouter une quantité supplémentaire de carbone.Les quantités de carbone introduites dans le second foyer s'élèvent à environ 16 kg. à 23 kg. pour 100 parties en poids de chaux vi- ve introduite dans le premier foyer.
S'il se produit une perte spéciale de carbone par suite d'une consommetion d'air ou par
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suite d'autres phénomènes d'oxydation, par exemple en raison de la présence d'oxyde de fer, etc.., il faut ajouter encore plus de carbone. si la chaux contient de l'oxyde de fer au peut être de la silice, le fer et le ferrosilicium se séparent nettement du carbure de calcium dans le second foyer,gréce au four décrit si-dessus. Les deux constituants se répartissent dans ce second foyer en deux couches différentes, le carbure de calcium constituant la couche supérieure. c'est pourquoi on peut ménager au fond du second foyer un trou de coulée spé- cial pour le fer et le ferrosilicium.
Résumé.
L'invention a pour objet:
1 / un procède de préparation de carbure de calcium à par- tir de chaux vive et de carbone dans un four électrique, procé- dé qui consiste à diviser la réaction entre les deux composants en au moins deux phases tout en utilisant un excès de carbone dans la ou les dernières phases.
2 / un mode d'exécution du procédé spécifié sous 1 , dans lequel on divise la réaction entre les deux composants en deux dans phases,en formant/la première phase un produit contenant en- viron 60 à 70% de carbure de calcium et dans la seconde phase un produit contenant environ 85 à 95 % de carbure de calcium tout en utilisant un excès de carbone dans ladite seconde phase.
3 / un four électrique des biné principalement à la produc- tion de carbure de calcium et caractérisé par deux foyers de fusion sépares l'un de l'autre par une barrette ou traverse et un trou de coulée pour le carbure de calcium, ce trou étant ménagé en regard du second foyer.
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