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Four à induction la présente invention est relative à un procédé et à un appareil de séparation de métaux à partir d'alliages, en particulier.d'alliages non ferreux.
Dans toutes les industries qui consomment des alliages non-ferreux, on recueille toujours une certaine quantité de déchets dont l'utilisation n'est pas économique- ment possible. Bien que la valeur intrinsèque des métaux con- tenus dans ces déchets soit élevée, la somme réalisable par la vente des déchets, en tant que tels quels, n'atteint qu'une fraction de la valeur en question.
Dans la catégorie de pareils déchets rentrent par exemple les copeaux d'antifriction mélapgée à du laiton et du bronze ; copeaux de bronze dur et laiton mélangés à des copeaux l'aluminium; les coussinets en acier garnis d'antifriction et de bronze plombeux; les alliages d'étain, plomb et anitmoine riches en cuivre, et leurs résidus; les
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alliages lainton et bronze à forte teneur de fer, obtenus
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par fusion de copeaux impurs et de déchets; les réb.uts; b:i.- métalliques; les alliages de plomb et fer contenant du zirc.
On a jusqu'ici considéré comme impossible écono- miquement de récupérer les métaux constituant de pareils
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déchets, ou de convertir les déchets en alljages suscenti- bles d'utilisation nouvelle, par la méthode standard 03 fu- si.on adoptée communément dans l'industrie due 18 fonderie.
Jusqu'à présent, le seul appareil capable de traiter ces déchets, est le convertisseur. Dans ce-.ui-ci¯, un jet d'air ou de gaz est introduit sous pression, par un ou plusieurs orifices ménagés dans la paroi du four, dans l'alliage mé-
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tallique fondu oxydant de la sorte certains constituants de l'alliage : zinc, plomb, antimoine, étsin, arsenic, etc...
Le métaloxydé est entraîné par le courant d'air sous forme de vapeur d'oxyde, et récupéré après refroidissement dans un appreil de filtration de type connu etla manière connue
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Si l'alliage contient du cuivre, il reste finale- ment dans le convertisseur, un cuivre fortement oxyd. , con- tenant de P6 à P8 de cuivre, recouvert d'un laiton r5che en métal.
Du fait que le zinc est le seul métal qui s'oxyde en donnant lieu à une réaction exothermique, il est nécessai-
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re pour toué les autres métaux, no=.. seulement de charger le four avec du métalfondu, mais encore de fournir une quan tité de chaleur additionnelle pendant le soufflage. Etant donné la forme du convertisseur, cette chaleur additionnelle contenue/ ne peut être amenée qu'au sommet de le charge/dans le con-
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vertisseur.
Tc charge est généralement recouverte ë'1Ji\e épaisse couche de laitier tres .;;au.vais conducteur de chaleur.
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L'apport ce calories f travers le laitier est donc un procé- dé peu économique.
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On ait d'autre part, que, pour hâter la réaction entre l'air ou les gaz oxydants et le métal à oxyder dans le four, il faut brasser soigneusement la charge pendant le
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soufflage. l'ais le type de convertisseur adopté jusqu'à pré-
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sent, ne permet ce brassage, que dans une mesure très réduite.
Enfin, un autre inconvénient du convertisseur, est l'accu- mulation dune quantité considérable de laitier dont il a été parlé ci-dessus. Celà est dû au fractionnement même du convertisseur, le frottement continu du métal, soumis au souf- flage de l'air ou du gaz sous pression, contre le revêtement refractoire du four, provoquant une érosion considérable d'où résulte la formation du laitier.
Pour citer un exemple, on a trouvé qu'en soufflant 100 tonnes de déchets métalliques contenant :
4% d'étain 1% d'autres métaux
4% de plomb ;76 % de cuivre
15% de zinc ; on n'avait pas moins de 40 tonnes de laitier contenant 50 % demétal.
Le soufflage des alliages métalliques dans un con- vertisseur, tel qu'on le pratique actuellement, ne permet pas d'enlever sélectivement les constituants métalliques res- pectifs de l'alliage, bien que ce soit théoriquement possible.
Du moins, le procéssus de séparation n'est-il pas, suffisamment économique pour être adopté sur une échelle in- dustrielle.
La présente invention a pour objet un procédé per- fectionné et un appareil pour la séparation des constituants métalliques à partir d'un alliage par un procédé à la fois pratique et économique au point de vue industriel.
Selon cette invention, le procédé perfectionné de séparation d'un ou plusieurs constituants à partir d'un al- liage consiste à dnerr l'alliage , à provoquer une agitation au sein du métal en fusion par un courant d'induction et à traiter la masse ainsi agitée par l'air, la vapeur ou des gaz, ou une combinaison de ces derniers, avec des mélanges de sels appropriés. On peut par exemple employer comme gaz le CO, le CO2 ou 1H2S En parlant de mélange de sels appro- priés, on veut dire des sels capables d'absorber un métal,
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ou un groupe de métaux, contenus dans l'alliage en traite- ment, comme il apparaîtra clairement par les exemples illus tratifs ci-après énumérés.
On peut également ne traiter le métal agité qu'a vec des mélanges de sels, exclusifs de 'usgae d'air, deva peur ou de gaz.
Suivant une forme préférée de réalisation de la présente invention, on utilise un courant à haute fréquence dans un four à induction pour provoquer l'agitation désirée, On préfère également effectuer le chauffage, la fusion et l'agitation de l'alliage par le moyen d'un four à induction à haute ou basse fréquence, mais de préférenceà haute fréquence. Si cependant on n'utilise pas un courant d'duc tion pour le chauffage et que l'on ait recours pour cela à une résistance électrique ou une chaleur extérieure, en tout cas, la présente invention comporte l'agitation du métal en fusion par le moyen d'un courant d'induction haute ou basse fréquence, et de préférencehaute fréquence.
L'agitation eu métal en fusion est incomplétée par une arrivée d'air, de vapeur ou de gaz 1, haute pression. 0:-: remarquera que, tandis qu'il est nécessaire, avec un conver tisseur connu d'injecter de l'air à haute pression, dans le procédé conforme à la présente invention, on peut travailler à une pression relativement basse.
L 'appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon un/ l'invention consiste en un four à induction et disposi tif de soufflage ou tuyère, disposés pour agir au centre du bain. Le dispositif de soufflage ou tuyères, sont de préférence réglables de façon que leurs orifices de refou- lement puissent être montés ou descendus pour déboucher soit à la surface du métal en fusion, soit à l'intérieur de cette masse. L'agent de soufflage peut êtreà voulonté de 1'air de la vapeur ou des gaz susceptibles de produire une action oxydante, neutre ou réductrice au sein du métal fondu.
On a déjà indiqué l'emploi de mélanges de sels
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appropriés, conjointement avec le dispositif de soufflage ou tuyères.
On va maintenant décrire plus en détail la pré- sente invention, avec référence au dessin annexé sur lequel :
La fig. 1 est une coupe du four.
La fig. 2 est également une coupe du four, mais a- vec le dispositif de soufflage abaissé.
La fig. 3 est une coupe analogue, mais avec le dispositif de soufflage traversant une couche de mélange de sels.
La fig. 4 est une coupe analogue, mais sans dis- positif de soufflage, un mélange de sels étant seul employé.
Les lettres de référence se rapportent aux mêmes organes sur les différentes figures.
A - Un creuset, ouvert vers le haut qui peut être par exemple, en plombagine, et quicontient le métal fondu.
B - Désigne le calorifugeage autour du creuset, tandis que C désigne le bobinage du four à induction. Le champ électrique est figuré par les lignes E, tandis que l'agitation produite dans le métal fondu du creuset A et la circulation du métal sont figurées par les flèches F.
Le dispositif de soufflage consistant dans la boî te d'infection Cr alimenté par le tuyau Cr1 est prévu à la partie supérieure du four sur les trois premières figures ; il est réglable en ce sens qu'il peut être soulevé ou abais- sé suivant les nécessités. Le tuyau Cr1 traverse un capot ou couvercle K qui s'ajuste sur la partie supérieure du four et qui comorte un tuyau L, sert à l'évacuation des gaz chargés d'oxydes métalliques.
Chacune desfig. 1 à 3 et la f ig. 4, illustrent un cas typique et sera décrite ci-après.
Dans le four à induction représenté, le chauffage la fusion et le brassage de l'alliage sont réalisés, simul- tanément, par le moyen de courant électrique à haute ou basse fréquence. On peut aussi fournir un chauffage par
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résistance ou. par source countérieure mais il est. nécessaire selon l'invention, que du courantà haute ou basse fépuence soit utilisé pour le brassage.
Le procédé et l'appareillage proposés pour la séparation dirent de grands avantages sur le procédé au convertisseur, en particulier les suivants :
1 ) Le four à induction permet d'obtenir et de maintenir n'importe quelle température requise aus"i le tomes qu'on le désire, condition très favorable à. l'opéra- tion projetée.
2 ) le brassage de la charge, activé par le cou- pant d'induction est automatique et intensif.
3 ) par suite du brassage intensif dans le four, par le courrant d'induction, de nouvelles particules de mé tal sont continuellement amenées en contact avec les agents d'oxydation eu de réa ction qui peuvent être de l'air, de la vapeur, des gaz, employés seuls ou combinés avec des mélanges de sels.
4 ) le dispositif de soufflage (tuyères) est in- dépendant du .four et peut être réglé de manière à obtenir lef meilleurs résultats, ou :il peut être complètem,ent enlevé et remplacble sans arrêter l'opération dare le four pendant un temps appréciable.
5 ) !Le soufflage à travers la charge métallique, qui, avec les convertisseurs connus, est préjudiciable au revêtement du four s'effectue ici au centre du bain métal- lique; la production de laitier est ainsi bien .vains imor- tante, ce qui rend l'opération de soufflage beaucoup moins coûteuse qu'avec le procédé du convertisseur.
6 ) Le procédé proposé permet le traitement simul tané d'une charge par des mélanges de sels appropriés et par de l'air ou des gaz, chose Impossible avec le procédé du convertisseur.
7 ) Le procédé proposé permet également la sépa- ration sélective des métaux de l'alliage, chose impossibel
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avec le procédé du convertisseur ou avec n'importe quel autre procédé similaire.
On va décrire maintenant, avec référence au dessin, l'utilisation du four pour la séparation des divers alliages.
Exemple n 1 -
Les déchets de laiton qui contiennent plus de 0,01 % d'antimoine, ou qui sont souillés par du fer, de l'aluminium, etc...sont inutilisables pour relaminage, De grosses quantités de tels déchets sont par exemple consti- tuée par des parties de munitions tirées, telles que les douilles.
Si un pareil alliage peut être séparé en ses com- posants, par exemple zinc métallique ou axyde de zinc, et cuivre, sous la forme de cuivre noir utilisable pour raffi- nage ultérieur, la valeur intrinsèque des métaux est pra- tiquement récupérée en entier.
Avec le nouveau procédé proposé, la disposition du four de la fi. serait la meilleure; Avec cette dis- position, les organes de soufflages ou tuyères Cr1 ne pénè- trent pas dans le métal, comme on l'a représenté, mais sont réglées pour rester un peu au dessus de la surface du bain de métal fondu. L'alliage de déchets de laiton est porté à une telle température que le zinc qu'il contient est libéré du métal fondu par sa simple pression de vapeur. Le courant d'air, de gaz ou de vapeur est soufflé à la surface du métal par les tuyères et entraîne avec lui les vapeurs de zinc métallique ou d'oxyde de zinc (si l'air est utilisé) qui sont récupérées dans une installation de filtrage courante.
On continue le sufflage et la température du bain métallique juqu'à élimination totale du zinc.
On n'a ainsi aucune scorie, ce qui représente une sérieuse économie dans le coût de la fusion et dans les pertes de fusion.
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exemple N 2 supposone que l'on ait à traiter des alliages riches en cuivre et contenant de l'étain, du plomb, de l'an- timoine, du zinc, de l'arsenic, etc...
On conduit dors 1'opé ration au moyen de la seule oxydation àl'air ou la valeur Les tuyères ou tuyaux Or1 sont descendus à l'intérieur de la masse comme dans la figl 2 et l'air ou la vapeur paser ainsi sous pression travers le métgal fnd u Le znc 1'an timoine, l'étain, le plomb, l'arsenic, etc...oxydés, sont emportes par ]'air ou la vapeur et sont recueillis drsle filtre comme précédemment.
Il se forme comparativement peu de scories, et aucune érsion des parois du four , puisque lesouge se produit au centre du bain. 1'oxdation des métaux, à part celle du zinc, est endothermique, et il faut apporter de la chaleur dans le bain métallique, àvec la méthode indiquée on ne rencontre aucune difficulté pour le faire.
Le brassage opéré par le ccurant d'induction rac- courcit en général considérablement 1:: durée du soufflage par rapport au convertisseur. En menant judicieusement 1'o- pération, on peut récupérer séparément le zinc et l'étain, le plomb et l'antimoine oxydés, c'est à dire obtenir une récupération sélective des métaux contenus dans les déchets d'alliages.
Exemple ? 3
Dans tous les cas où l'on désire combiner le trai- tement de l'alliage fondu par des mélanges salins avec le soufflage, la disposition de four représentée sur la fig 5 est utilisée. le couverture M de mélange de sels utilisée peut avoir diverses compositions, et peut soit réaire sur l'alliage métallique, soit simultanément, former un agent pour absorber les oxydes métalliques produits par le souffla- ge.
En outre, dans beaucoup de cas, le mélange de sels utilisé à un pouvoir sélectif d'absorption et peut, par
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exemple, n'absorber que l'un des métaux à la fois, ce qui est évidemment de grande importance. Un exemple d'une telle opé- ration sélective de séparation et de l'emploi de la dispo- sition de four de la fig. 3 est la récupération de l'étain et de !'antimone d'un alliage contenant par exemple 8 % d'étain et 15 , d'antimoine, le reste étant du plomb. De tels alliages existent en grande quantité et sont relative- ment bon marché. La séparation des composants représente un gain financier important.
Le traitement d'un tel alliage se conduit de la manière suivante :
L'alliage est chauffé à 650/750 C et recouvert d'un mélange de sels qui peut être formé de cendre sodique de borax et de spathfluor, puis est so umis au soufflage.
Le résultat est d'abord l'oxydation de l'étain qui est ab- sorbé par le mélange de sels; on retire celui-ci après que tout l'étain a été oxydé. Ce mélange de sels additionné de carbone et fondu à nouveau, donne un alliage riche en étain, contenant approximativement 80% d'étain, 3% d'antimoine, et le resté en plomb.
L'alliage restant dans le four et débarassé d'é- tain est recouvert d'un nouveau mélange salin et soumis à un nouveau soufflage jusqu'à ce que tout l'antimoine soit oxydé et absorbé. Pour récupérer l'antimoine dans le mélange de sels, on le refond avec addition de carbone; on obtient alors un alliage riche en antimoine, de composition appro- ximative : 90% antimoine, 1% étain et le reste en plomb.
Il reste finalement dans le four du plomb à 99,5 %. Il est évident d'après ce qui précèdé que ce procédé de séparation des composants d'un alliage relativement bon marché étain- plomb-antimoine, est une opération avantageuse.
Exemple N 4 -
Le four représenté sur la fig. 4 a principalement pour usage, la séparation de certains éléments d'alliage.qui y figurent comme impuretés; par exemple, lorsqu'il s'égit,de retirer le cuivre d'alliages au plomb tels que : caractères
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d'imprimerie, métal de coussinets, etc... On ajoute dans ce cas au métal fondu un mélange salin N riche en soufre et on apparte de temps en temps du soufre ou de le. fleur de soufre.
Le soufre sépare sélectivement le cuivre de l'alliais, aux- métal, mentant ainsi la valeur du/restant.
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Si l'on désire enlever plus d'un métal c5e l'8..1.ic.gE; on commence par jeter sur le métal fondu un mélange salin capable d'absorber facilement un métal, puis après 1'absorp- tion requise, on retire le mélange de sels et on ajoute une nouvelle charge d'un mélange différent pour l'enlèvement ultérieur d'un autre métal.
R é s u m é la présente invention a pour objet un procédé de séparation de constituants métalliques à partir d'alliages, ce procédé présentant les caractéristiques suivantes consi- dérées isolément ou en combinaison:
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1 ) On fond l'alliage, on provoque un. i::cas:..;..-,e du méfsl fo'.'idu au moyen d'un courant d'induction et on traite le métal ainsi bras:cé -car (.'. l'air, de la 5-.-":u:c on des gaz, ou simultcnément par l'air, 10. vapeur ou les c g >. z , et par des mélanges salins capables d'absorber l'un des métaux o.1 un groupe de métaux contenue' dans I.' a 1:' :Lo c; , traité.
2 ) On chauffe, on fond et on brasse l'alliage dans un four à induction et on traite le métsl 7. 7.' S1 brassé de la façon ci-dessus indiquée.
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3 ) 0n chauffe et o"' fond l'alliage au moyen d'une résistance électrique, tout en provoquant un brassage du métal fondu par un. courant d'induction et on traite le métal
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ainsi brassé de la fanon indiquée ci-dessus.
4 ) l'air, la vapeur et les gaz peuvent être sous pression.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.