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@ ALLIAGE PLOMB-POTASSIUM ET PROCEDE POUR SA FABRICATION.
Le potassium métallique possède à cause de ses propriétés spéciales certains avantages par rapport au sodium métallique, qui rendent désirable d'employer du potassium métallique pour certaines réactions chimiques et métallurgiques. A cause cependant de sa capacité de réaction qui est considérablement plus grande que celle du sodium, plus spécialement à l'égard de l'eau et de l'humidité, la conservation, l'expédition et la manipulation du potassium métallique présentent des difficultés considérables.
Les alliages plomb-potassium à teneursrelativement faibles en potassium, ont une capacité de réaction considérablement plus faible, mais possèdent l'inconvénient qu'ils sont fragiles, ayant une résistance à la pression plus faible et se cassant plus facilement.
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Les alliages plomb-potassium ayant des teneurs en potassium qui permettent leur utilisation pour des buts chimiques ou métallurgiques, offrent à cause de cette teneur même lors .du chargement, transport par eau, etc. une résistance si faible qu'ils se désagrègent en petits morceaux, lesquels à cause de leur grande surface sont très sensibles à l'égard de l'air et de l'humidité et sont par conséquent d'une manipulation dangereuse.
De plus, la désagrégation de l'alliage en petits morceaux représente des pertes considérables en potassium par oxydation, à moins de prendre des mesures spéciales coûteuses pour empêcher les effets de cette oxydation.
.Il a été trouvé que la fragilité des alliages plombpotassium est fortement diminuée par l'addition de sodium métallique; l'alliage devient plus résistant et sa résistance aux chocs et à la préssion augmente d'une manière telle que des blocs ou petits morceaux de ces alliages peuvent être transportés et manipulés sans la nécessité de prendre des mesures de précaution spéciales contre la désagrégation. Alors que les alliages potassiumsodium possèdent encore une capacité de réaction et sont plus dangereux à manipuler que le potassium pur, par l'addition de sodium à l'alliage plomb-potassium la capacité de réaction n'est pas augmentée, plus particulièrement à l'égard de l'oxygène et de l'eau.
Les alliages suivant la présente invention doivent contenir en général au moins environ 83 % en poids de plomb.Le rapport entre les poids du potassium et du sodium doit se trouver endéans les limites d'environ 0,4 à 7,5 . la teneur en plomb des alliages peut avantageusement être d'environ 83-90 % en poids, la teneur en potassium d'environ 5-15 % en poids et la teneur en sodium d'au moins environ 0,6% en poids. Pour beaucoup d'utilisations des alliages se sont montrés appropriés lorsque le rapport du potassium au sodium se trouvait dans le voisinage d'environ 3:1.
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Un tel alliage peut par exemple contenir environ 84 % en poids de plomb, 12 % en poids de potassium et 4 % en poids de sodium..
Pour la fabrication des alliages on emploie de préférence du plomb presque pur. Lorsqu'on travaille avec des plombs impurs il est à recommander de s'assurer par des essais préalables si les impuretés présentes dans le plomb pourront agir de façon gênante ou nuisible.
En général il s'est montré préférable de fabriquer les alliages de telle manière qu'ils ne contiennent que trois composants, du plomb, du potassium et du sodium. Dans certains cas on peut cependant ajouter d'autres éléments encore, par exemple un métal, à l'alliage.
Les alliages suivant l'invention possèdent un aspect métallique grisâtre, ils sont relativement durs et résistants et ne peuvent être brisés, par exemple par des coups de marteau, que difficilement. Par exposition à l'air le métal alcalin qui se trouve à la surface des morceaux réagit lentement avec formation d'une pellicule d'hydrate alcalin et de carbonate alcalin, sans formation cependant de chaleur appréciable. Par immersion dans l'eau les alliages réagissent lentement avec formation lente d'hydrogène. L'alliage peut par conséquent être utilisé dans les installations usuelles de fabrication de gaz, pour la fabrication d'hydrogène. La conservation et l'expédition se font de préférence dans des récipients fermés. Au contraire,-les produits peuvent être manipulés en présence d'air et être utilisés ainsi.
La fabrication des alliages peut se faire d'après les méthodes usuelles de fabrication des alliages. Comme particuliè- rement appropriés les procédés nouveaux décrits ci-après sont à citer.
I,e procédé consiste principalement en ce que du sodium fondu est mis en réaction avec de l'hydrate potassique fondu en présence de plomb fondu. De préférence on fabrique d'abord un
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alliage plomb-sodium et celui-ci à l'état fondu est mis en contact avec l'hydrate potassique fondu. Il est à recommander de bien mélanger la masse fondue et de continuer le processus de mélange, par exemple par agitation, jusqu'à ce que la réaction entre les hydrates sodique et potassique arrive à un équilibre.
Le mélange d'hydrates alcalins formé est ensuite séparé, par exemple par décantation, de l'alliage potassium-sodium-plomb.
L'alliage peut alors être coulé en morceaux de grosseur appropriée.
Il est à recommander d'employer de l'hydrate potassique dépourvu d'eau. Si on ne dispose pas d'un tel hydrate, on agit suivant un mode de réalisation de l'invention, de telle sorte que de l'hydrate potassique contenant de l'eau soit déshydraté à l'état fondu par l'addition d'une quantité de sodium équivalant à lteau présente et l'on travaille le mélange fondu ainsi obtenu d'hydrate potassique et d'hydrate sodique, dont le point de fusion est en-dessous de celui de l'hydrate sodique.
Pour la fabrication de l'alliage on peut procéder par exemple comme suit :
Une quantité appropriée d'un alliage plomb-sodium avec environ 8-15 % en poids de sodium est fondue dans un récipient permettant éventuellement l'entrée de l'air, et on ajoute une quantité appropriée d'hydrate potassique fondu ou un mélange d'hydrates potassique et sodique, de manière que celui-ci flotte sur la surface de l'alliage plomb-sodium. Le contenu du récipientest alors fortement agité et notamment à. une température qui ne doit pas se trouver en-dessous d'environ 480 , et pourra par exemple être maintenu endéans les limites de 480 à 650 , de préférence entre environ 500 et 550 C.
Après environ 30 minutes de mélange lent, la réaction est achevée et l'hydrate alcalin fondu pourra alors être séparé de l'alliage ternaire formé, par des méthodes appropriées, par exemple par décantation.
Suivant un mode de réalisation de l'invention, la fabri-
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cation de l'alliage se fait d'après le principe du contrecourant.
On peut par exemple conduire un alliage fondu plomb-sodium et de l'hydrate fondu en contrecourant à l'aide de pompes par un système de plusieurs récipients de réaction, au nombre de quatre par exemple, munis de dispositifs d'agitation. L'alliage plombsodium est traité par exemple dans le premier récipient avec de l'hydrate fondu ayant la teneur la plus basse en hydrate potassique et dans les trois récipients suivants avec de l'hydrate fondu de concentrations en hydrate potassique allant en augmentant, de telle sorte que l'alliage est amené dans le quatrième récipient en contact avec de l'hydrate potassique pur ou avec un mélange d'hydrates formé par la déshydratation d'hydrate potassique au moyen de sodium métallique.
Après que la réaction s'est terminée dans le quatrième récipient, le mélange d'hydrates potassique et sodique se trouvant au-dessus de l'alliage est conduit dans le troisième récipient et amené en réaction dans ce dernier avec l'alliage. Ensuite la masse fondue d'hydrates alcalins est conduite de la même manière dans le deuxième récipient et finalement dans le premier récipient. De cette manière l'alliage de plomb ayant la teneur la plus forte en sodium est mis en réaction avec l'hydrate fondu ayant la teneur en hydrate potassique la plus basse, et l'alliage ayant la teneur la plus faible en sodium avec l'hydrate ayant la teneur la plus forte en hydrate potassique.
L'hydrate fondu enlevé du premier récipient est un mélange déshydraté d'alcali caustique, consistant principalement en hydrate sodique avec une faible teneur en hydrate potassique et formant un produit secondaire de valeur.
Les récipients de réaction sont de préférence mis ensemble serrés l'un contre l'autre dans un four unique. Le dernier récipient est muni de préférence d'une ouverture de sortie dans le fond par laquelle l'alliage fini peut être coulé dans les moules. Le nombre des récipients de traitement peut être différent de celui
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indiqué ci-dessus. En augmentant leur nombre, la quantité de potassium obtenue de l'hydrate fondu peut être augmentée d'une manière appropriée.
Exemple :
Un alliage potassium-sodiun-plomb à environ 12 % en poids de potassium et 4 % en poids de sodium est fabriqué d'après la méthode à ontrecourant décrite oi-dessus avec emploi de quatre récipients de réaction. Dans le premier récipient on introduit une charge de 3664 kgs d'un alliage plomb-sodium, contenant 11,6 % en poids de sodium. Dans le quatrième récipient de réaction on introduit de l'hydrate déshydraté, fabriqué par traitement de 834 kgs. d'hydrate potassique fondu, du commerce avec 73 kgs. de sodium, lequel hydrate renferme environ 84,5 % d'hydrate potassique et 15,5 % d'hydrate sodique.
L'hydrate alcalin évacué du premier récipient consiste en 720 kgs. d'un mélange d'hydrates potassique et sodique avec une teneur de 14,8 % d'hydrate potassique, dans lequel se trouvent en suspension environ 71 kgs d'alliage de plomb. L'alliage de plomb évacué du quatrième récipient (774 kgs) renferme 12 % de potassium, 4 % de sodium et 84 % de plomb. Le tableau ci-après donne la composition des alliages de plomb et des hydrates, qui sont introduits dans chaque récipient pendant un cycle complet d'opérations ou qui sont évacués de chaque récipient.
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Récipients <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 4
<tb> de <SEP> réaction
<tb> Alliage <SEP> 88,4% <SEP> Pb <SEP> 87,2% <SEP> Pb <SEP> 86,3% <SEP> Pb <SEP> 85,4% <SEP> Pb
<tb> introduit <SEP> 11,6% <SEP> Na <SEP> 9,8% <SEP> Na <SEP> 7,78% <SEP> Na <SEP> 5,84% <SEP> Na
<tb> 3,0 <SEP> K <SEP> 5,92% <SEP> K <SEP> 8,765 <SEP> K
<tb> Alliage <SEP> 82,2% <SEP> Pb <SEP> 86,3% <SEP> Pb <SEP> 85,4% <SEP> Pb <SEP> 84,0 <SEP> % <SEP> Pb
<tb> évacué <SEP> 9,8% <SEP> Na <SEP> 7,78%Na <SEP> 5,84% <SEP> Na <SEP> 4,0% <SEP> Na
<tb> 3,0% <SEP> K <SEP> 5,92% <SEP> K <SEP> 8,78% <SEP> K <SEP> 12,0% <SEP> K
<tb> Hydrate <SEP> in- <SEP> 35,4% <SEP> KOH <SEP> 53,7% <SEP> KOH <SEP> 69,8% <SEP> KOH <SEP> 84,5 <SEP> % <SEP> KOH
<tb> troduit <SEP> 64,8% <SEP> NaOH <SEP> 46,3% <SEP> NaOH <SEP> 30,2 <SEP> % <SEP> NaOH <SEP> 15,5 <SEP> % <SEP> NaOH
<tb> Hydrate <SEP> 14,8% <SEP> KOH <SEP> 35,4% <SEP> KOH <SEP> 53,
7% <SEP> kOH <SEP> 69,8% <SEP> KOH
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évacué 8512% NaOH 64,8% NaOS 46,3 % NaOH 0,2 NaOH
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D'après un autre mode de réalisation du procédé à contrecourant, l'un seulement des réactifs, par exemple l'hydrate fondu, est conduit d'un récipient à l'autre. D'après ce mode de travail, l'opération finale a lieu pour la formation de l'alliage final successivement dans les divers récipients.
La fabrication de l'alliage peut par exemple se faire également en maintenant une certaine quantité d'hydrate potassique fondu dans un récipient haut en forme de tour, pouvant être muni encore éventuellement de plaques, de matériaux de remplissage ou analogues, et en laissant venir un courant ou des courants lents d'alliage fondu plomb-sodium à travers la masse fondue d'hydrates. Cela peut se faire par exemple en prevoyant à la partie supérieure de la tour un récipient approprié, par exemple en forme de coquille avec fond perforé, à travers lequel on laisse couler l'alliage plomb-sodium sous la forme d'une pluralité de jets dans la masse fondue d'hydrates.
Suivant un mode de réalisation préféré, l'hydrate potassique fondu est introduit à la partie inférieure de la tour et évacué à la partie supérieure de la tour, de sorte que l'alliage plomb-sodium et la masse fondue d'hydrates se meuvent dans la tour en contrecourant l'un par rapport à l'autre. D'après ce mode de travail l'alliage ternaire formé se rassemble au fond de la tour d'où il peut être évacué de manière continue ou discontinue.
Les alliages plomb-potassium-sodium suivant l'invention peuvent être employés pour les divers buts pour lesquels l'utilisation de potassium métallique est désirable.