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PERFECTIONNEMENTS A LA SEPARATION'DE-METAUX-, ALLIAGES OU COMPOSES, A PARTIR D'UN SYSTEME METALLIQUE FONDU.
L'invention est relative à la séparation de métaux, alliages ou composés à partir d'un système métallique fondu.
L'invention consiste en une méthode de séparation de métaux, al- liages ou composés à partir d'un système métallique fondu comprenant une so- lution de métaux ou d'au moins un métal et d'an moins un composée dans la- quelle ce système est refroidi en introduisant dans un bain des métaux fon- dus une surface mobile refroidie à l'effet de déterminer la séparation d'un métal,alliage ou composé dans une forme solide, tandis que tout métal, al- liage ou composé qui se sépare ainsi et adhère à la surface mobile est con- tinuellement évacué.
Une telle méthode de séparation peut être utilisée, par exemple, dans la désargentation du plomb et dans l'extraction du cuivre et de sulfu- res de cuivre du plomb, et également dans la condensation de vapeur de zinc à l'aide de plomb fondu et la récupération subséquente du zinc dans le plomb fondu.
En relation avec l'utilisation mentionnée en dernier lieu, la demanderesse a décrit dans son brevet ? 479569 une méthode dans laquelle une'solution de plomb-zinc est refroidie dans sa portion inférieure à une température en dessous de 418 C (point de solidification du,zinc ou point monotectique) afin d'en préciter le zinc tandis que la portion supérieure est maintenue au dessus de 418 C., grâce à quoi le zinc précité s'élève dans la portion supérieure avec la refusion résultante du zinc et la formation d'une couche surnageante de zinc fondu.
Dans son brevet'.? 490269 la demanderesse a en outre indiqué qu'une certaine -quantité des cristaux de zinc¯précipité tendentà adhérer
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aux côtés du récipient dans lequel ils sont précipités.
En refroidissant une solution de plomb-zinc jusqu'à 318 C., qui est la température eutectique, la teneur en zinc du plomb peut être réduite à 0,58 %. Il se présente alors la difficulté de recueillir le zinc sous for- me de cristaux et de le refondre pour le couler en lingots.
Un objet de l'invention.est de procurer une méthode perfection- née de séparation de zinc d'une solution plomb-zinc permettant la réduction de la teneur en zinc entre environ 0,58 et 1,7 % et l'extraction continue du zinc séparé de la solution.
Un autre objet est de procurer une méthode perfectionnée de ré- duction de la teneur, en zinc d'une solution plomb-zinc présentant une te- neur en zinc supérieure à 1,7 %, entre 0,58 et 1,7 % par un processus con- tinu fournissant le zinc séparé à l'état fondu.
Un autre objet est de réduire la teneur en zinc du plomb ramené au condenseur à rejaillissement tel que celui décrit dans le brevet de la demanderesse ? 479.569, à l'effet de réduire l'importance ou degré d'oxy- dation de la vapeur de zinc qui est condensé et par suite celle ou celui de la formation d'impuretés ou scories résultantes.
En outre, conformément à l'invention, une solution plomb-zinc contenant plus de 0,58 % de zinc en solution et dont la masse est à une tem- pérature non inférieure à la température à laquelle le zinc se sépare par cristallisation, est refroidie localement à l'aide d'une surface mobile en contact avec la solution plomb-zinc, -et -qui se trouve à une .température à laquelle le zinc se sépare sous forme solide et adhère à la surface mobile, et la pellicule adhérente de zinc est enlevée de la surface mobile.
La pellicule de zinc peut être avantageusement fondue en l'ame- nant dans une solution saturée de zinc dans du plomb dans un second réci- pient dont la température est supérieure au point de fusion de zinc (418 C
Dans ces conditions le zinc fond et flotte à la surface du plomb, d'où il pourra être enlevé.
De la chaleur'devra naturellement être amenée au récipient de fusion pour fournir de la chaleur sensible et de la chaleur latente de fu- sion pour le plomb et le zinc. Si par suite le problème consiste à refroi- dir une solution de zinc dans du plomb, qui est à une température dépassant considérablement 418 ., à une température inférieure à 418 C., et de sépa- rer une certaine quantité du zinc dissous comme métal liquide, le proces- sus d'ensemble implique l'enlèvement de chaleur. Le procédé à deux récipients jusqu'ici décrit implique une phase de refroidissement et une phase de chauf- fage. Pour éviter d'avoir à fournir de la chaleur d'une source extérieure, on peut utiliser une certaine quantité de la chaleur sensible du plomb chaud initial pour fondre le mélange solide de zinc et de-plomb produit au ferroi- disseur.
On obtient ce résultat en permettant à la solution chaude de zinc dans le plomb de s'écouler à travers le récipient de fusion dans spn tra- jet vers le refroidisseur. Il peut alors ne pas être nécessaire d'appliquer de la chaleur extérieure au pot de fusion, ou bien il peut être nécessaire d'appliquer une certaine quantité de chaleur extérieure, mais moindre qu'il ne serait nécessaire dans le cas où le pot de fusion ne se trouve pas dans le circuit d'entrée du plomb,
Par suite on pourra voir comment,
dans un procédé continu une solution de plomb-zinc peut être d'abord refroidie à une température non in- férieure à 418 Co dans un récipient et passée alors à un second récipient dans lequel elle est localement refroidie à l'aide d'une surface mobile se trouvant à une température à laquelle du zinc se sépare sous forme solide et adhère à la surface mobile, et la pellicule adhérente de zinc peut être séparée de la surface mobile et fondue en l'amenant dans le premier réci- pient.
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Si la solution amenée dans le premier récipient contient plus de 1,7 % de zinc, suivant la température à laquelle la solution est refroi- die, du zinc fondu peut se séparer et s'élever à la surface.
Avec le procédé exécuté en continu, du zinc à mesure qu'il est produit sera enlevé de la partie supérieure du récipient de fusion, tandis que du plomb contenant plus de 1,7 % de zinc en solution sera soutiré du fond du récipient de fusion et ramené au récipient refroidisseur.
L'invention consiste en outre en une méthode de désargentation de plomb, dans laquelle du plomb fondu contenant du zinc en solution est in- troduit au sommet d'un récipient plein et est retiré au bas du récipient, la température au sommet du récipient étant telle que l'alliage zinc-argent se sépare à l'état fondu, et le plomb extrait est envoyé dans un second ré- cipient dans lequel il est refroidi à l'aide d'une surface mobile, la tem- pérature au bas du second récipient étant la température eutectique plomb- zinc (318 C).
L'invention comprend encore des appareils pour la séparation de métaux, alliages ou composés à partir d'un système métallique fondu, compre- nant un récipient pour recevoir le système métallique fondu, un tambour tournant propre à plonger dans le système métallique fondu du récipient, des dispositifs de refroidissement pour la surface circonférentielle du tambour, et un dispositif pour enlever une pellicule ou feuille de métal de la surfa- ce circonférentielle du tambour.
L'invention comprend en outre des appareils pour la séparation de métaux, alliages ou composés à partir d'un système métallique fondu, com- prenant un premier récipient pour recevoir le système métallique fondu, un second récipient, un passage d'écoulement du premier récipient au second ré- cipient, un tambour monté tournant pour plonger dans le système métallique du second récipient, un dispositif 'de refroidissement,..pour la surface cir- conférentielle du tambour', un dispositif pour transférer une pellicule ou feuille de métal de la surface circonférentielle du tambour au premier réci- pient, et un passage d'écoulement partant du second récipient.
Une réalisation d'appareil pour la mise en oeuvre de l'invention est représentée sur les dessins annexés.
Fig. 1 est une élévation de côté;
Fige 2 est un plan ; et:Fig. 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la fig. I, les rou- leaux de prise ou pression omis.
Le plomb entre par un conduit dans un récipient 1, passe en des- sops d'un barrage 2 et pénètre dans le récipient 3. En passant en dessous d'une autre chicane 4, il pénètre dans le récipient 5 dans lequel plonge lé tambour 10.
La surface inférieure 9 de ce tambour refroidit la portion du plomb avec laquelle il vient en contact et de ce fait amène le zinc à se sé- parer et à adhérer à la surface du tambour, entraînant avec lui une certaine quantité de plomb et formant une pellicule ou feuille de métal à la surface du tambour qui tourne dans la direction indiquée par la flèche. Immédiate- ment au delà du sommet du tambour, la feuille de métal est déviée sur une plaque 12 et passe alors entre des rouleaux de prise ou de pression 13. Elle est ensuite dirigée dans le plomb fondu du récipient 3 dont la température, malgré l'action de refroidissement durplomb et du zinc solides ainsi intro- duites, est encore au dessus de 418 C, le point monotectique du plomb-zinc.
Le zinc en excès par rapport à la quantité soluble dans le plumb à la tempé- rature de ce bain, se sépare sous forme d'une couche surnageante de zinc fon- du contenant une certaine quantité de plomb en solution, et cette couche est
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évacuée en 4.
Le plomb du récipient 5 qui contient maintenant moins de zinc en solution, passe en dessous de la chicane 15 dans le récipient 16. De 1à il est envoyé par la pompe 17 dans le conduit 18 à l'aide duquel il est ramené, mettons au récipient à projection de plomb dont il provenait initialement.
Le tambour d'acier doux 10 tourne sur un arbre horizontal 19 au- quel il est fixé par des rayons 20. Les faces verticales planes du tambour sont pourvues de matière isolante 21 enfermée entre les deux plaques d'acier dou 22 et 23Sur une face verticale du tambour est prévu un orifice 24 et de l'autre côté un orifice plus large 25. Par l'orifice 25 est introduit un conduit d'eau 26 à partir de l'ajutage de pulvérisation 27 duquel de l'eau est dirigée dans le tambour. Un second conduit d'eau ?..$ dirigé de .l'eau. vers le bas sur la partie inférieure du tambour. L'eau qui déborde par dessus le bord inférieur de l'orifice 25 tombe dans une gouttière 29 à l'aide de laquel- le elle est évacuée.
Dans un exemple spécifique, le plomb entrant dans le récipient 3 peut contenir 1,3 % de zinc, tandis que le plomb quittant le récipient de fu- sion contiendrait 1,8 % de zinc; entrant le refroidisseur 5 à 1,8 % de zinc il peut le quitter en contenant 0,8 % de zinc. Dans ces conditions, le poids de zinc enlevé dans le refroidisseur serait deux fois la quantité nette de zinc enlevé du plomb s'écoulantdans l'en.semble du circuit.
Pour désargenter du plomb, du zinc est dissous dans le plomb à une température de mettons 600 C. et il est alors refroidi. La solution se sépare d'abord en deux couches, la supérieure consistant principalement en zinc et argent, l'inférieure en plomb saturé de zinc mais contenant très peu d'argent. Au dessus d'une certaine température qui, en raison de la présence de l'argent, peut différer de quelques degrés de 418 C. température monotec- tique lorsque du zinc et du plomb sont seuls présants, la couche supérieure est liquide-, à des températures plus basses l'alliage zinc-argent se sépare sous forme de croute solide.
Une méthode de désargentation du plomb est celle décrite dans le brevet anglais ? 267.104. On utilise une haute chaudière dans laquelle le plomb, contenant du zinc en solution, pénètre continuellement au sommet et sort au bas. En pratique, l'extraction du plomb, partant du bas, s'effectue à travers le liquide avec sortie au sommet et non à l'aide d'une cuillère quittant le côté du récipient au bas de celui-ci comme le montre le dessin de ce brevet ; cettedifférence n'est toutefois qu'un détail d'aménagement, Le sommet de la chaudière est à une température telle que l'alliage zinc- argent qui se sépare est fondu; le bas de la chaudière est à la température eutectique zinc-plomb, environ 3 1$ Ce Tandis que le plomb descend dans la chaudière il se refroidit lentement ;
la solubilité de l'alliage zinc-argent dans le plomb décroît lorsque la température s'abaisse. Dans la partie infé- rieure de la chaudière l'alliage zinc-argent qui se sépare de la solution est solide,mais lorsqu'il s'élève à travers la solution chaude à un'niveau plus élevé, il fond, de sorte que tout l'alliage zinc-argent qui se sépare s'accumule finalement sous-forme de couche liquide sur le plomb au sommet de la chaudière. Le plomb qui quitte le bas de la chaudière ne retient en solution qu'une très petite quantité d'argent, qui est encore soluble à la température eutectique dans du plomb qui est saturé sous le rapport zinc.
Dans ce procédé de désargentation, le plomb du sommet de la chau- dière doit être à une température suffisamment élevée pour que l'alliage argent-zinc qui se sépare soit liquide, et au bas de la chaudière il doit être à une basse température, près du point eutectique, à l'effet que le plomb qui s'évacue contienne la plus petite quantité possible d'argento Une haute chaudière doit être utilisée pour permettre au refroidissement nécessaire du plomb en écoulement ,de' se produire.
En particulier dans la gamme des basses températures, un contrôle 'serré de la température est nécessaire pour empê-
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cher le plomb avoisinant le bas du conduit de sortie de se solidifier, et un petit gradient de température est par suite nécessaire lorsqu'on s'appro- che de la limite de température inférieure. Un.refroidissement rapide pour- rait toutefois être permis dans la gamme de températures supérieure.
Dans un mode de procéder alternatif conforme à la présente in- vention le plomb serait tout d'abord passé dans un pot contenant du plomb dans le bas avec une couche d'alliage zinc-argent fondu flottant sur ce plomb. La température de ce premier pot serait d'environ 600 C. Le plomb introduit dans ce pot passerait à travers la couche supérieure de zinc et s'évacuerait saturé ou presque saturé de zinc. Il passerait alors à un se- cond pot analogue à celui illustré dans le brevet anglais N 267.104, mais uniquement de la moitié environ de la hauteur. Un tambour refroidisseur plongerait dans la surface du plomb dans ce second pot. Ceci réduirait la température du plomb, qui entre à mettons 3500C.., très notablement, à une température qui ne doit pas être spécifiée mais pourrait être dans la ré- gion de 450 C.
Il y aurait tendance pour l'alliage de zinc fondu de se sé- parer à cette température, mais celui-ci en même temps que tout plomb adhé- rent, serait solidifié par contact avec le tambour refroidi. La pellicule ou feuille de métal du tambour serait ramenée au premier pot.
Dans le second pot le plomb, déjà refroidi en masse à, mettons 450 C., serait plus complètement refroidi tandis qu'il descend, le refroi- dissement des côtés de ce pot étant contrôlé de manière que la température au bas est la température eutectique plomb-zinc de 318 C. Pendant ce re- froidissement, plus d'alliage zinc-argent se séparera du plomb qui descend et viendra flotter à la surface pour être recueilli par le refroidisseur en tambour.
Diverses modifications pourraient être introduites dans le ca- dre de l'invention.
REVENDICATIONS.
1. - Une méthode de séparation de métaux, alliages ou composés à partir d'un système métallique fondu, dans laquelle le système métallique est refroidi en introduisant une surface mobile refroidie dans un bain du système métallique fondu, à l'effet de déterminer la séparation d'un métal, alliage ou composé sous forme solide, tandis que tout métal alliage ou com- posé se séparant ainsi et adhérent à la surface mobile est continuellement enlevée
2.
- Une méthode de séparation de zinc d'une solution de plomb- zinc, dans laquelle une solution plomb-zinc contenant plus de 0,58 % de zinc en solution et, pour ce qui est de sa masse,à une température non in- férieure à la température à laquelle le zinc se sépare par cristallisation est refroidie localement à l'aide d'une surface mobile en contact avec la solution de plomb-zinc, et qui se trouve à une température à laquelle le zinc se sépare sous forme solide et adhère à la surface mobile,et la pelli- cule ou feuille adhérente de zinc est-enlevée de la--surface-mobile.