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procédé pour amener des substances fondues à l'état finement divisé
La présente invention est relative à un procédé pour amener des substances et des mélanges de substances fondues$, par exemple des métaux,, des alliages métalliques. des produits métallurgiques intermédiaires et des déchets métallurgiques) des composés fusibles,, des produits naturels et autres substances fusibles, à l'état finement di- visé!,, en utilisant comme moyen de subdivision pour lesdi- tes matières fondues des disques animés d'un mouvement de rotation rapide.
Le procédé conforme à 1. invention est applicable aussi bien aux métaux précieux ou industriels, tels que l'or,, l'argent, le cuivre et analogues,, à d'autres métaux tels que le fer, le nickel, le plomb, l'aluminium, le magnésium,, 10 sodium, également aux alliages les plus divers et notamment aux mélanges ou alliages, destinés, à
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être séparée.. Parmi les composés métalliques fusibles, sus- ceptibles de recevoir application du procédé ci-dessus défi- ni, on peut citer la litharge,, la soude caustique, le chlorure de zinc* le chlorure d'étain, le nitrate d'ammonium.,, et parmi:
les composés non métalliques. la naphtaline, parmi les produits intermédiaires métallurgiques, on peut citer des métaux bruts ou ouvrés, les litharges,, de même que les gangues, les mattes, les speiss, ainsi que d'autres matiè- res premières, tellesles scories *. l'état fondue
Les produite initiaux fondus sont amenés iL l' état finement divisé,
conformément à l'invention. en les mettant en contact avec des disques animés d'un mouvement de rotation rapide et en veillant simultanément à un retroidissement aussi rapide que possible des matières fon- dues*. On a constaté qu'il était ainsi possible d'éviter les accroissements de dimension des grains dus au collage de fines particules ou à l'agglomération,, tels qu'ils peuvent se produire, même après solidification des particules, lors de la rencontre avec les parois du récipient.
On obtient d'excellents résultats si l'on projette, en même temps que la matière fondue,, un liquide réfrigérant pulvérisé par exemple, sur le disque rotatif. pour pulvériser ce liquide avec les matières fondues. En effet, le disque rotatif est ainsi refroidi, la subdivision du métal fondu est favorisée par la vaporisation, évantuellement explosive, du liquide réfrigérant,, et une atmosphère de vapeur à action favorable est produite dans la chambre de désintégration. Le cas échéant,, les, parois de la chambre de pulvérisation peuvent encore être refroidies,, ou la matière pulvérisée peut être recueillie dans des liquides,, ces deux mesures pouvant d' ailleurs être combinées entre elles.
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On procède par exemple de telle sorte que la masse fondue, soit par exemple un alliage d'argent et de cuivre, vienne tomber en un jet de faible épaisseur sur un disque animé d'un mouvement de rotation rapide, monté à l'intérieur d'un récipient susceptible d'être fermée en même temps que l'on projette de l'eau de refroidissement sur le disque) par exemple au moyen d'ajutages appropriés, sous l'action de la force centrifuge, la matière fondue tombant sur le disque est désintégrée en particules fines ou extrêmement fines.
Suivant la vitesse de rotation du disque, le diamètre du ou des jets de déversement de la matière fondue, la vitesse d'impact (hauteur de chute), la viscosité de la matière fondue etc..., le phénomène peut être réglé entre des limites très étendues) par exemple eu égard au degré de finesse du produit. La pulvérisation de l'eau de refroidissement favorise la..subdivision de la matière fondue,, refroidit le disque et produite par pulvérisation et mise en brouillard du fluide réfrigérant, une atmos- phére de vapeur qui refroidit les particules qui la traversent et s'oppose au collage de particules sur les parois du récipient.
Dans certains cas, l'effet peut encore être amélioré par d'autres mesures, par exemple en projetant ou en pulvérisant dans la chambre de pulvérisation de l'eau de refroidissement, ou en arrosant les parois de celle-ci. La partie inférieure du récipient peut être constituée par un bac à eau dans lequel les particules sont recueillies et complètement refroidies. L'eau peut être évacuée d'une manière continue ou disoontinue et remplacée par de l'eau fraiche.
Pour traiter des alliages à la manière indiquée ci-dessus, l'ppération de subdivision peut par exem
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ple être effectuée de telle sorte que le produit soit ob tenu en particules telles que la totalité traverse'un tamis comportant au moins 60 mailles au cm2. Les matibres se présentant sous cette forme sont d'un traitement particulièrement aisé) notamment par grillage. par dissolution du cuivre au moyen d'acide sulfurique et récupération,de l'argent, en fournissant de l'argent très pur.
Lors de la transformation de mélanges à séparer, on a constaté qu'il était avantageux d'ajouter, avant ou après la subdivision de la masse fondue, du soufre ou des substances contenant du soufre, par exemple des sulfures, préférablement en quantités de l'ordre de 8 à 10%.
On obtient ainsi des produits poreux, cassants et convenant particulièrement aux transformations ulté- rieures. suivant un mode de mise en oeuvre du procédé objet de l'invention, l'introduction dans la zone de pulvérisation d'un ou plusieurs jets gazeux à action réfrigérante assure un refroidissement aussi rapide que possible des particules et s'oppose, le cas échéants à leur contact trop rapide avec des surfaces fixes* Le jet gazeux peut servir simultanément à refroidir certaines parties de l' appareil, notamment le disque tournant,.
On procède de préférence de telle sorte que la courant gazeux est introduit au voisinage ou même à proximité immédiate du disque tournant ou du point d'impact de la masse fondue sur le disque. ou en aidant, par insufflation de gaz réfrigérant dans la masse fondue, lors de l'impact de celle-ci sur le disque ou immédiatement auparavant, à l'action désintégrante du disque rotatif.* L'introduction du gaz dans la chambre de pulvérisation,, ou son admixion ou insufflation dans la masse fondue, peut s'effectuer à l'aide de dispositif.
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d'usage courant tels qu'injecteurs, pulvérisateurs ou analogues.
Il va de soi que le disque tournant peut encore être protégé contre l'attaque de la masse fondue chaude par d'autres moyens,, par exemple en rendant eo disque creux et en y introduisant de l'eau de refroi- dissement à travers un arbre creux
Des effets particulièrement intéressantssont Obtenus loreque le refroidissement s'effectue par application combinée de liquide et de gaz réfrigérants, par exemple en appliquant un liquide réfrigérant sur le disque tournant, comme indiqué plus haut,, par pulvérisation avec la masse fondue et en introduisant, de plus, un gaz réfrigérant dans la chambre de désintégration à la manière ci-dessus Indiquée*
Suivant un mode de réalisation,,
le courant gazeux est introduit de telle sorte et à une vitesse telle dans et à travers la zone de pulvérisation, que non seule.ment il exerce un action refroidissante, mais encore entraîne les matières finement divisées projetées par le disque. Il est ainsi possible de donner la valeur voulue à la période qui s'écoule entre la subdivision de la masse fondue et la réception des matières fine'-* ment divisées,, afind'éviter de la sorte un contact trop rapide des particules avec des parois fixes, ou -Un dépôt trop rapide de ces particules:
mais on peut par exemple aussi introduire, à l'aide du courant ga- zeuxles particules ou une fraction de ces particules dans des chambres de dépôt ou de collection communiquant avec la chambre de pulvérisation* Ce procédé per met d'obtenir des fractions de particules différen- ciées par leurs caractéristiques physiques,, comme cela se pratique dans les séparateurs à courant d'air.
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Les gaz de refroidissement ou de transport peuvent être constitués par exemple par de l'azote, de l'anhydride carbonique, de l'hydrogène,, du gaz de gazogène, du gaz d'éclairage,. du gaz de fumée et ana- logues.
Si les matières initiales ne doivent pas, subir de modifications chimiques lors de 1''opération de subdivision, il faut évidemment employer des flui- des réfrigérants (liquides et/ou gazeux.) de nature inerte. On peut ainsi, par exemple lors du traitement de substances telles que certaine métaux ou alliages qui! ont une tendance à réagir avec l'eau, employer comme liquides réfrigérants des liquides inertes tels que du benzol ou analogues.. Le procédé est aussi appli- cable avec avantage 1'obtention de poudres métalliques, par exemple de poudre de fer.
Lors du traitement de mé- taux ordinaires, il y a avantage à procéder à une pulvé- risation en atmosphère inerte..
Le procédé objet de l'invention convient pour amener les matières fondues Initiales à l'état de parti- cules qui se distinguent par une solubilité et par une réactivité toutes particulières. Ainsi par exemple la transformation de granules ordinaires de cuivre en sul- fate de cuivre exige un acide sulfurique relativement fort et un temps relativement long. Les particules de cuivre obtenues conformément à l'invention en partant de cuivre fondu, peuvent être transformées en sulfate à l'aide d'un acide plus faible et an un temps relati- vement court.
L'invention permet également d'exercer sur les matières initiales une action chimique) en même temps que s'effectue leur subdivision, par exemple de
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transformer des métaux en tels composés métalliques voulus,, ou les composés employés en composés différents.
Si on emploie une atmosphère, oxydante, par exemple une atmosphère riche en oxygène,, des métaux peuvent dès leur pulvérisation, être transformés en oxydes, ce qui permet de renoncer,, le cas échéant, à des traitements ultérieurs tel que le grillage. De la même manière, on! peut procéder à des halogénations ou à d'autres opéras tions analogues*
Les gaz réfrigérants peuvent par exemple être constitués par des gaz réactifs tels que l'oxygène,,le chlore,, l'ammoniac etc....le cas échéant en mélange avec des gaz inertes, ce qui permet d'obtenir directement,, en partant des métaux considérés* des composés tels que l'oxyde de forel'oxyde d'aluminium.
le chlorure de zinc, l'amidure de sodium, etc...... Lors de l'emploi de vapeur d' eau,, l'aluminium peut être transformé en hydroxyde d'aluminium. La vapeur d'eau produite par vaporisation de l'eau de refroidissement,, ou encore introduite séparément dans la chambre de désintégration, peut être mise en oeuvre soit seule, soit en mélange avec des gaz inertes ou avec des gaz réactifs,, suivant les matières initiales et suivant le but envisagé..
La transformation chimique des particules peut par exemple aussi s'effectuer par contact direct avec des liquides susceptibles de réagir de la manière voulue avec ces particules, par exemple en recueillant les particules dans ces liquides, Des métaux ou des composés métalliques, tels que des oxydes finement divisés peuvent être recueil,;. lis dans des liquides susceptibles de réagir sur des métaux ou composés métalliques ou encore sur certains constituants des particules, par exemple pour former des
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sels.
Lors du traitement de produits intermédiaires mé- tallurgiques fondus,. ceux-ci peuvent être transformés, conformément à l'invention,. de la manière la- plus sim- pie et avec le minimum de frais, en produits qui en fa- cilitent considérablement les traitements et améliora- tions ultérieurs, par exemple par application de trai'- tements oxydants OU réducteurs.
Dans ce cas également, les actions chimiques sur des particules peuvent s'ef- fectuer ou s'amorcer dès la chambre de désintégration, par exemple en prévoyant dans cette chambre des gaz ré- actifs, des vapeurs,, ou des mélanges de gaz et de vapeurs. par exemple d'air, d'oxygène de vapeur d'eau, d'acide sulfureux *' de chlore, d'ammoniac,, d'hydrogène,;
d'oxyde de carbone, de méthane, de gaz de gazogène, de gaz naturel etc... Les gaz ou vapeurs réactifs sont préférabiement em- ployés, en totalité ou en partie, comme moyens réfrigé- rants. suivant un mode de mise en oeuvre du procédé objet de l'invention,, l'opération de désintégration s' effectue en présence de substances solides telles que de la poussière de charbon, la suie, des sels, par exemple de chlorures, alcalins,, etc... et dans ce cas, il y a avan- tage à introduire dans la zone de pulvérisation les ma- tières solides finement divisées en même tempo que le gaz au mélange de gaz inertes et/ou réactifs, par exemple de l'air.. Dans certains cas,
l'introduction des substances additionnelles solides peut aussi s'effectuer en même temps que celle de la matière fondue..
Les conditions de travail, eu égard par exemple à la température, etc....peuvent être choisies de manière à garantir les réactions totales ou partielles dans la zone de pulvérisation, mais on peut aussi faire choix de condi-
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tions telles que la substance additionnelle, par exemple la poussière de charbon, est intimement mélangée à la matière pulvérisée, par exemple au produit intermédiaire métallurgique, le mélange subdivisé étant ensuite trans- formé à la manière habituelle, par exemple dans des fours à cuve, à flamme,, à moufle, dans des cornues de distil- lation, etc...
Lors de l'exécution de l'opération de dé- sintégration, par exemple en présence de liquides à action réfrigérante, tels que de l'eau,, de solutions neu- tres au acides. la matière pulvérisée peut être directement obtenue sous forme de suspension, de solution ou de lessive. en même temps que l'on peut procéder à des frac- tionnements, par exemple par sédimentation, par décanta- ' %ion ou analogue.
Le procédé de désintégration conforme à l'invention et ses différents modes de mise en oeuvre et développements ci-dessus décrits, convient entre autres, également,.pour la transformation de substances fusibles naturelles telles que des minerais métalliques ou non. des roches-, des magnas,, des laves, etc..., ainsi que de mélanges de substances de départ, fusibles ou destinées être fondues..
On peut ainsi fondre ensemble des subs- tances de départ différentes et obtenir par désintégra- tion des mélanges intimes des différents constituants, sous forme de particules fines ou très fines, et provoquer, pendant cette transformation, des actions ou réac- tions chimiques des particules ou de. certaines fractions de celles-ci*
Des substances amenées à l'état finement divi- $de, conformément à l'invention,, telles que des poudres de métaux t d'alliages, etc..., conviennent notamment à l'
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obtention de corps par la voie métallo-céramique.
Des poudres de ce genre peuvent, le cas échéant) 'après ad- mixion de substances complémentaires telles que des métalloïdes, du carbone, silicium, du bore,, des oxydes,, des carbures,, des sulfures,des siliciures,de la pierre ponce,du verre, de la porcelaine,des résines de phénol*formaldéhyde, être transformées par moulage à froid ou à chaud en pièces de la forme voulue. Conformément à l'invention, on procédera éventuellement de telle sorte que les substances additionnelles sont introduites dans l' opération de désintégration à la manière ci-dessus indiquée, On peut ainsi obtenir des particules contenant des constituants métalliques et des constituants non métalliques, et employer ces particules pour la formation de pièces moulées..
REVENDICATIONS ET RÉSUMÉ
1 -procédé pour la transformation de substances fondues telles que métaux, alliages, produits intermé diaires métallurgiques, composés métalliques et autres, éventuellement de mélanges de substances fondues hétérogènes, en fines particules, par mise en contact de la matière fondue avec des disques animés d'un mouvement de rotation rapide, l'invention étant caractérisée en ce que les particules formées à partir de la masse fondue, sont soumises à un refroidissement aussi rapide que possible, par exemple en amenant un liquide réfrigérant sur le disque, par exemple par pulvérisation et en le pulvérisant en même temps que le métallo ou en faisant passer à travers la chambre de pulvérisation des gaz ou mélanges de gaz à action réfrigérante,
ou encore en mettant en oeuvre ces deux modes opératoires.
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2 -procédé tel que revendique sous 1, caractérise en ce que le jet gazeux est amené sur le disque au voisinage Immédiat de celui-ci.' ou du point d'impact de la masse fondue, ou est insufflé dans la masse fondue rencontrant le disque tournant..
3 - Procédé tel que revendiqué sous 1 ou 2, caracté- risé en ce que le gaz réfrigérant est conduit de telle sorte à travers la zone de désintégration qu'il puisse entrais ner des matières finement pulvérisées et éventuellement déposer ces matières par fractions différentes à la manière des séparateurs à courant d'air*.
6 - Procédé tel que revendiqué sous 1 à 3, caractéri- sé en ce que l'opération s'effectue au sein d'une atmosphè- re inerte ne produisant pas de réaction avec les matières subdivisées.
5 - Procédé tel que revendiqué sous 1 à 3, caractérisé en ce que les particules ou fractions de particules! formées à partir de la masse fondue, subissent, dans la chambre de désintégration,, ou dans des chambres faisant suite à celle-ci des actions chimiques, par exemple par introduction de gaz et/ou de liquides dans la chambre de désintégration;
ces gaz et/ou liquides pouvant exercer des actions chimiques sur les matières subdivisées* @ - procédé, tel que revendiqué sous 1 à 5, caractérisé en ce qu'on introduit dans la chambre de pulvérisatient.en ,plus des matières fondues à subdiviser, d'autres matières. par exemple du charbon finement pulvéri- sée les matières initiales étant mises en réaction, pendant ou après l'opération de désintégration, avec les particules provenant de la masse fondue ou avec des frac- tions de celle-ci.
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7 - procède tel que revendiqué sous 1 à 6, caractérisé en ce que les particules formées dans la chambre de désintégration sont recueillies dans des liquides susceptibles de réagir sur elles, ou sur certains de leurs constituants, ou susceptibles de dissoudre les particules ou certains de leurs constituants.
@ - Procédé tel que revendiqué sous 1 à 7, caractérisé en ce qu'il peut être appliqué à des métaux ou alliages à l'état fondu, ou à des masses fondues contenant principalement des métaux ou alliages ainsi que du soufre ou des composés du soufre, par exemple des sulfures, préférablement en faible quantité