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PROCEDE DE DESULFURATION DE METAUX ET D'ALLIAGES.
La présente invention concerne un procédé de désulfuration de métaux et d'alliages à l'état solide.,
Suivant 1'invenmtion on peut éliminer le soufre de certains métaux et alliages en les chauffant dans le vide en présence du silicium qu'ils con- tiennent ou qu'on y ajoute à une température inférieure à leur point de fu- siono Le procédé suivant l'invention peut s'appliquer aux métaux et alliages du type dont la tension de vapeur est sensiblement inférieure à celle du sul- fure de silicium. Parmi ces métaux on peut citer ceux qui font partie des groupes de mêmes valences du tableau périodique des éléments, tels que le cui- vre, le titanele vanadimu le chrome et le fer les métaux cités en premier lieu étant les éléments les plus légers de ces groupes.
Il est souvent avantageux dans la décarburation dans le vide en phase solide des métaux et alliages riches en carbone en présence d'un oxydant d'effectuer la désulfuration des métaux et alliages décarburés. Le procédé suivant 1?invention convient particulièrement à cet effet.
L'invention consiste donc dans un procédé de désulfuration des mé- taux et alliages du type précitée qui consiste à incorporer aux métaux et al- liages à désulfurer une quantité de silicium au moins égale à la quantité qui est stoéchiométriquement nécessaire à la formation du sulfure de silicium avec le soufre à éliminer des métaux et alliages, à broyer le produit à traiter et à chauffer le produit broyé sous une pression inférieure à la pression atmos- phérique et à une température suffisamment élevée pour former le sulfure de silicium par la réaction entre le soufre contenu dans les métaux et alliages et le silicium qui y est incorporés mais inférieure au point de fusion du pro- duit à traiter.
Pour appliquer dans la pratique le procédé suivant l'invention à la désulfuration des métaux et alliages, la quantité de silicium en présence doit être au moins égale à la quantité stoéchimétrique qui est nécessaire pour former le sulfure de silicium par le soufre à éliminer, Le silicium se
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volatilise généralement à l'état de monosulfure mais il n'est pas impossible qu'il se forme aussi du bisulfure au cours de cette opération. Le produit à désulfurer doit être broyé à l'état de fine division pour permettre au sulfu- re de silicium de s'échapper facilement et aux réactifs de venir en contact étroit entre eux. On peut;, si on le désire, comprimer le produit broyé à l'état de granules ou l'agglomérer de toute autre manière.
Le chauffage doit s'effectuer dans le vide ou sous une très basse pression et à .une température inférieure au point de fusion des réactifs.
Les principes et l'application de l'invention dans la pratique sont faciles à comprendre d'après l'exemple suivant du cas particulier de la désul- furation du ferro-chrome.
On prépare un mélange de ferro-chrome broyé riche en carbone et de ferro-chrome oxydé broyé en quantité suffisante pour obtenir un excès d' oxygè- ne de !8% par rapport à la quantité qui est nécessaire pour se combiner avec le carbone du ferro-chrome., et on agglomère le mélange avec de l'acide chromi- que sous forme de granules. On partage les granules en¯deux portions et on les traite de la manière suivante :
On chauffe les deux portions à 12500C pendant 8 heures sous une pres- sior absolue d'environ 1 mm de mercure. A la suite de ce traitement, on broie de nouveau chaque portion et on l'analyse. Chaque portion contient 0,08 % de soufre. On forme de nouveau des granules avec une portion sans addition de silicium.
On mélange l'autre portion avec une quantité de silicium broyée é- gale à 4,5% du poids de la portion, puis on forme des granules avec le mélan- geo On chauffe de nouveau les deux portions pendant 8 heures à 1250 C sous une pression absolue d'environ 1 mm de mercure, puis on les refroidit et on les broie, En analysant les deux portions, on constate que le produit traité par le silicium ne contient que 0,035 % de soufre. La seconde portion, qui a subi identiquement le même traitement que la première, à part l'addition de silicium, contient 0,06 % de soufre.
Le terme "silicium" doit être considéré comme désignant Isolément silicium qui peut être ajouté à l'état de métal ou d'alliages contenant du si- licium., de siliciures ou de silicium métallique provenant d'une source quel- conque.
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METAL AND ALLOY DESULFURATION PROCESS.
The present invention relates to a process for the desulphurization of metals and alloys in the solid state.
Depending on the invention, sulfur can be removed from certain metals and alloys by heating them in vacuum in the presence of the silicon they contain or adding to it at a temperature below their melting point. the invention can be applied to metals and alloys of the type whose vapor pressure is appreciably less than that of silicon sulphide. Among these metals we can mention those which are part of the groups of the same valences of the periodic table of the elements, such as copper, titanium vanadimu, chromium and iron, the metals mentioned in the first place being the lightest elements of these groups.
It is often advantageous in the solid phase vacuum decarburization of carbon-rich metals and alloys in the presence of an oxidizer to perform the desulfurization of the decarburized metals and alloys. The process according to the invention is particularly suitable for this purpose.
The invention therefore consists in a process for desulphurizing metals and alloys of the aforementioned type which consists in incorporating into the metals and alloys to be desulphurized a quantity of silicon at least equal to the quantity which is stoichiometrically necessary for the formation of the sulphide. of silicon with sulfur to remove metals and alloys, to grind the product to be treated and to heat the ground product under a pressure below atmospheric pressure and at a temperature high enough to form silicon sulfide by the reaction between the sulfur contained in the metals and alloys and the silicon incorporated therein but below the melting point of the product to be treated.
In order to apply in practice the process according to the invention to the desulphurization of metals and alloys, the quantity of silicon present must be at least equal to the stoichiometric quantity which is necessary to form the silicon sulphide by the sulfur to be removed, The silicon se
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generally volatilizes in the form of monosulfide but it is not impossible that disulfide also forms during this operation. The product to be desulfurized must be ground to a finely divided state to allow the silicon sulfide to easily escape and the reactants to come into close contact with each other. It is possible, if desired, to compress the ground product to the state of granules or to agglomerate it in any other way.
Heating should take place in vacuum or at very low pressure and at a temperature below the melting point of the reactants.
The principles and the application of the invention in practice are readily understood from the following example of the particular case of ferro-chromium desulphurization.
A mixture of crushed carbon-rich ferro-chromium and ground oxidized ferro-chromium is prepared in an amount sufficient to obtain an excess of oxygen of! 8% over that which is required to combine with the carbon of the carbon. ferro-chromium., and the mixture is agglomerated with chromic acid in the form of granules. The granules are divided into two portions and processed as follows:
The two portions are heated at 12500C for 8 hours under an absolute pressure of about 1 mm of mercury. Following this treatment, each portion is ground again and analyzed. Each serving contains 0.08% sulfur. Once again granules are formed with a portion without addition of silicon.
The other portion is mixed with a quantity of crushed silicon equal to 4.5% of the weight of the portion, then granules are formed with the mixture. The two portions are heated again for 8 hours at 1250 C under an absolute pressure of about 1 mm of mercury, then they are cooled and crushed. By analyzing the two portions, it is found that the product treated with silicon contains only 0.035% sulfur. The second portion, which has undergone identically the same treatment as the first, apart from the addition of silicon, contains 0.06% sulfur.
The term "silicon" is to be understood as meaning by itself silicon which can be added in the state of metal or alloys containing silicon, silicides or metallic silicon from any source.