BE508370A - - Google Patents

Description

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    -PROCEDE   POUR   REACTIONS-CHIMIQUES   OU METALLURGIQUES A HAUTE TEMPERATURE NOTAMMENT'POUR   COMBUSTION,-GAZEIFICATION   GRILLAGE.   REDUCTION.ET   PRODUCTION 
D ELEMENTS OU DE COMPOSES   CHIMIQUES.   



     -La   présente invention concerne un procédé pour effectuer des réactions chimiques ou métallurgiques à haute températureo 
Il est connu9 en métallurgie notamment, de faire se produire certaines réactions dans un bain de matières fondues afin den changer la compositiono Dans ce -but, l'on introduit dans la masse fondue un corps réagissant avec   l'un   ou 1?autre constituant du dit bain. 



     Cest   ainsi,par exemple;, que   1?on   convertit la fonte en acier. Dans ce cas, l'on insuffle de 1'air dans la fonte en fusiono   L'oxygène     de¯l'air   réagit notamment avec le carbone,   1?élimine,   et la fonte se transforme en acier. De même, dans la métallurgie du cuivre,   l'on   transforme les mattes en cuivre métallique, en insufflant de   l'air   au sein de la matte en fusion. 



   Dans les procédés connus d9affinage des métaux, on vise à transformer le bain fondu original en un autre produit et pour y parve- nir, on introduit la charge initiale dans un four approprié dans lequel on effectue la réaction et, dès que la transformation visée est atteinte, on vide le four pour y introduire une charge fraîche. 



   La présente invention se rapporte à un procédé qui consiste à faire se produire la réaction recherchée au sein d'un bain fondu, dans lequel on introduit tous les réactifs, que ceux-ci soient gazeux, liquides ou solides. Le. bain ne participe donc pas à la réaction proprement dite et il est maintenu à   1-'état   liquide en permanence dans le four de   19appa-   reil de fusion. 



   Contrairement aux procédés connus et qui sont essentielle- ment discontinus, car ils exigent de vider le four après chaque opéra- tion, le procédé faisant l'objet de la présente invention exige la présence permanente du bain fondu dans le four, ou tout autre appareil de fusion, 

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 dont il fait en quelque sorte partie intégrante. 



   Le bain proprement dit, que l'on appelle bain de base peut être constitué par toute matière fusible. Cette matière ne peut cependant con- tenir aucun des réactifs de départ, c'est-à-dire qu'aucun de ses constituants ne peut disparaître au cours de la réaction. Le bain de base peut en quelque sorte être comparé à un solvant dans lequel se dissolvent les réactifs de départ. Il agit d'ailleurs d'une façon assez analogue à un solvant en ce sens qu'il facilite les réactions. 



   Dans le présent mémoire, ce que l'on entend par bain de base, c'est la masse fondue permanente dans laquelle on introduit tous les réac- tifs nécessaires à la réaction. Le bain de base ne doit pas être confon- due avec le bain chargé qui est le bain de base contenant, en plus, en mé- lange ou en solution, un ou plusieurs des réactifs. 



   Le bain de base peut être entièrement artificiel, il peut être constitué par un des produits résultant de la réaction. Le bain de base peut également être constitué par un excès d'un des réactifs de dé- part étant donné que cet excès ne participe pas à la réaction. 



   Le bain de base peut s'enrichir en sous-produits ou déchets de la réaction. Il peut nécessiter ou non l'apport, continu ou discontinu, de composés accessoires tels que par exemple des fondants, des catalyseurs ou des substances pouvant en accroître la fluidité. 



   Si pour une raison quelconque, le bain augmente de volume, il faut en enlever l'excédent d'une façon ou de l'autre. Il va de soi que la température du bain doit toujours être assez élevée pour que la masse fondue se maintienne suffisamment fluide à tous moments de l'opéra- tion. 



   Quant aux appareils de fusion utilisés, ils varient selon les cas d'application, et leurs caractéristiques seront dictées par la nature de¯la réaction que l'on veut réaliser. 



   Dans de nombreux cas, notamment lorsque les réactions sont suffisamment exothermiques pour se poursuivre par elles-mêmes, on peut faire usage du procédé en le faisant fonctionner en marche continue,   c'est-à-dire   que, dans ce cas, il n'y a pas interruption dans l'accomplis- sement de la réaction à réaliser. Les réactifs entrent alors dans le bain de manière en principe continue, ou éventuellement intermittente, les pé- riodes d'interruption n'étant jamais de nature à suspendre la réaction principale. 



   Il est possible de schématiser la production de la réaction finale recherchée en marche continue, c'est-à-dire en une seule phase, dans la masse fondue par : aA + bB   @     cC + dD + Q   calories 
Le bain de base ne peut apporter ni A ni B. Tous les réac- tifs, dans le présent exemple A et B, doivent nécessairement être intro- duits dans le bain. Ils le sont d'une façon en principe continue, et la réaction se poursuit de façon ininterrompue. 



   Dans d'autres cas, il est nécessaire de procéder de façon cyclique ou non continue, le bain devant toujours, bien entendu, rester dans l'appareil de fusion. Ici, les mêmes opérations, ou phases, se re- produisent périodiquement au cours   d'un   cycle complet. 



   Ce procédé en plusieurs phases, ou procédé cyclique,est sur- tout d'application lorsque la réaction recherchée est endothermique ou lorsqu'elle n'est pas suffisamment exothermique pour que la température se maintienne à un niveau suffisant, au cas ou certains produits de la réac- tion réagiraient entre eux, au cas où l'on désire les obtenir séparés, ou pour toute autre raison en faveur d'un procédé cyclique. 

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   Le procédé cyclique comporte au moins deux phases essentielles bien que, dans certains cas, il puisse être nécessaire d'en augmenter le nombre. On peut également faire usage de phases accessoires telles que purges, soufflages, etc... pouvant avoir pour effet de faciliter ou d'amé- liorer la réalisation du procédé. 



   Dans le procédé cyclique, en plus du rôle de solvant, ou de pseudo-solvant, dont il a déjà été fait mention, le bain joue celui de vé- hicule ou source de chaleur. En effet, la chaleur est fournie à la réac- tion par l'intermédiaire de la masse fondue qui lui cède une partie de sa chaleur sensible et qui,de ce fait baisse de température. Pour que la masse fondue puisse servir à nouveau, il faut évidemment la réchauffer. 



   La masse fondue reste dans le four dont elle fait en quelque sorte partie intégrante, et subit un cycle de températures variables. La température du bain s'élève pendant la période de chauffage et baisse pen- dant l'accomplissement de la réaction requise. 



   Le chauffage du bain liquide s'obtient en faisant se produi- re, au sein de celui-ci, une réaction très exothermique telle que, par exemple,, un grillage ou une combustion. Dès que le bain atteint une tem- pérature suffisante, on arrête le chauffage et l'on y introduit le ou les réactifs nécessaires à l'accomplissement de la réaction. Cette dernière s9accomplit donc en phase liquide, il nest plus nécessaire que les charges soient poreuses comme o'est actuellement le cas pour les fours à cuve et les fours à moufleso Le présent procédé s9accomode aussi bien de produits solides, pulvérulents ou sous forme de morceaux que de liquides ou de gaz. 



   Comme on le voit par ce qui   précède:,   le bain joue également le rôle de moufle; en effetil permet la séparation des gaz produits au cours du chauffage, des gaz 'provenant de la réaction proprement dite. 



   Une réaction produite suivant le procédé cyclique peut être schématisée   par.-   mM + nN   @   rR + sS - (U + V) calories dans laquelle U représente la chaleur de réaction et V la somme des dépenses thermiques physiques nécessaires et des pertes thermiques diverses. On procède comme suit 
On emploie un bain initialement à T1 degrés. Dans une pre- mière phase,ou phase   préparatoire,   on chauffe ce bain jusqu'à une tempé- rature T2 telle que de T1 à T2 la chaleur emmagasinée par le bain soit U + V calories. 



   Dans une deuxième phase, ou phase de production,on fait réagir les réactifs entre eux. Après que les U + V calories disponibles du bain sont absorbées, on arrête la réaction et   l'on   repasse à la premiè- re phase. 



   Le chauffage du bain peut,par exemple s9obtenir par un gril- lage et/ou par une combustion, ou par toute autre réaction exothermique qui s'accomplit de préférence au sein de la masse fondue. 



   En principe, la composition du bain n'a qu'une importance relative étant donné que son rôle essentiel dans le procédé cyclique est d'absorber et de restituer de la chaleur. Il est évidemment souhaitable que le bain accomplisse au mieux son rôle de véhicule de chaleur. Il est notamment désirable qu'il soit assez fluide, qu'il ait une chaleur spéci- fique élevée et qu'il soit bon conducteur de chaleur. 



   Le bain peut être entièrement artificiel comme   l'est   par exemple la cryolithe employée dans la métallurgie de l'aluminium. En pratique cependant, il est assez rare que les réactifs de départ soient tout à fait purs. En générale ils ne tardent pas à souiller le bain de leurs impuretés. Il est donc logique, de faire en sorte que le bain soit constitué, en grande partie tout au moins,par les impuretés elles- mêmes. Au besoin,  l'on   introduit dans le bain des composés qui en amélio- rent les qualités,tels que par exemple des fondants, des produits qui en 

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 augmentent la fluidité, et/ou des substances qui agissent comme catalyseurs. 



  On doit notamment veiller à opérer à la température la plus basse possible permise par la réaction recherchée. En effet, le rendement de chauffage du bain est d'autant meilleur que la température moyenne d'opération est basse. A cet égard, les fondants peuvent jouer un très grand rôle dans l'économie du procède. 



   En exploitation industrielle, les caractéristiques du bain résultent d'un compromis entre tous les désidératas énumérés ci-dessus et conduisant à l'exploitation la plus économique. 



   L'exemple donné ci-dessus est purement schématique et en réa- lité il faut tenir compte de nombreux autres facteurs omis pour mieux sou- ligner le principe de base. Il est également évident qu'il existe de nom- breuses variantes de ce mode opératoire. On peut introduire un ou plu- sieurs des réactifs en morceaux gros comme le poing, ou sous forme de folle farine ou à l'état liquide ou sous forme visqueuse ou à   l'état   gazeux. On peut introduire un ou plusieurs des réactifs,par exemple, juste avant ou pendant la première phase. Tout cela ne constitue que des variantes du pré- sent procédé, variantes qui peuvent être appliquées dans tel ou tel cas particulier. 



   L'invention sera plus aisément comprise en se référant à la description de quelques exemples non limitatifs. 



  A. Procédé à marche continue. 



   Le procédé ne peut fonctionner de manière essentiellement continue que lorsque la réaction recherchée est suffisamment exothermique pour se poursuivre d'elle-même compte tenu des dépenses thermiques né- cessaires, des pertes thermiques par rayonnement, par conductibilité, de la chaleur sensible emportée par les produits de la réaction etc.., 
1) Un cas intéressant d'application du procédé est relatif à la combustion du charbon pulvérisé. 



   Actuellement cette opération s'effectue dans un espace ap- pelé chambre de combustion. Les fumées provenant de la combustion sont habituellement chargées de poussières de cendres qui sont la source de nombreux ennuis. 



   Dans le procédé suivant l'inventions l'appareil de combus- tion contient un bain fondu au sein duquel on introduit le poussier de charbon et de l'air. La combustion s'effectue donc dans la masse fon- due. Les cendres provenant de la combustion sont retenues et se dissol- vent dans ce bain. Dans ce cas, il est donc avantageux que le bain soit constitué de cendres fondues avec, au besoin, des fondants additionnels. 



  Le volume du bain s9accroissant sans cesse par l'apport de cendres frai- ches fondues, il est évidemment nécessaire d'en éliminer l'excédent d'une façon ou de l'autre. L'avantage principal de la combustion sous bain est d'arrêter la presque totalité des cendres dans le bain. 



   2) La gazéification du poussier de charbon. Le mode opéra- toire et les avantages sont pratiquement identiques à ce qui est décrit à l'exemple précédent. La seule différence réside en ce que la combustion est incomplète et que le comburant peut être un autre gaz ou un autre mé- lange de gaz que l'air. 



   Dans les deux cas précédents, le bain est 'avantageusement constitué par des impuretés apportées par un des réactifs, le charbon. 



  Dans le cas de la gazéification, il est avantageux d9ajouter des fondants qui abaissent assez fortement la température du bain et qui de ce fait améliorent le rendement de la gazéification. 



   3) Le procédé suivant l'invention peut aussi être utilisé pour gazéifier un combustible liquide. Dans ce cas, étant donné l'absen- ce ou l'insuffisance de cendres dans le combustible   pour,constituer   la masse fondue, il est nécessaire de produire la réaction au sein d'une massa 

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 fondue artificielle comprenant par exemple, du verre et/ou des fondants. 



  Cette masse liquide véhiculaire contient principalement des produits tota- lement étrangers à la réactions c'est-à-dire des produits de la réactiono 
4) Un autre exemple d'application avantageux est relatif au grillage des pyrites. 



   On sait que par cette opération le soufre de la pyrite se transforme en anhydride sulfureux tandis que le fer se transforme en oxy- de de fer. 



   Suivant 1?invention, il est dans ce caspréconisé de pro- duire le grillage à l'intérieur   d'un   bain de fer fondu. Le bain est con- stitué par un des produits de la réaction. Le volume de la masse fondue augmentant au fur et à mesure que la réaction se poursuit, il y a lieu '   d'en   éliminer 1?excès en la coulant, par exemple;, en morceaux, granulés, etc... 



   5) Production de SO2 au départ de gypse. 



   Dans ce cas, on part de gypse préalablement déshydratée que 190n fait réagir avec de la silice. La réaction fondamentale à réaliser peut être schématisée par : 
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 Pour effectuer cette réaction;, le bain de base est principalement constitué par du silicate de calcium, mélangé avec les impuretés charbon. 



   Comme la réaction est endothermique, il faut lui fournir la chaleur nécessaire à son accomplissement; elle s9obtient en produisant une combustion au sein du bain selon 
 EMI5.2 
 En pratique, il est recommandé de faire se produire cette dernière réac- tion dans le bain de base en même temps que la réaction fondamentale re- cherchéeo vans ce cas,   l'opération   est conduite de façon continue.

   Si   l'on   suppose que   19air   a la composition approximative O2 + 4N2, la réac- tion globale peut s'écrire 
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Dans la mise en oeuvre pratique, le gypse est avantageusement déshydraté par les gaz provenant.de l'opération  
La quantité de carbone et   d'air   à introduire par môle de gypse dépend de nombreux facteurs tels que le degré de préchauffage des réactifs entrants, de la chaleur emportée par les produits de la réaction et des pertes thermiques   diverseso   La quantité de carbone et   dair   est telle que la température se maintient à une valeur convenable, c9est-à- dire suffisante pour que le bain reste bien fluide. On a généralement avantage à faire appel à des fondants pour réduire la consommation de carbone. 



  B. Procédé à marche cyclique. 



   Lorsque la réaction recherchée est endothermique ou n9est pas suffisamment exothermique pour marcher en continu, lorsque pour des raisons diverses, notamment chimiques (équilibres, affinités, etc..) la réaction globale recherchée nest théoriquement pas réalisable en continu, ou lors- que pour des raisons diverses on désire obtenir séparément certains pro- duits de la réaction, alors il faut recourir au procédé à marche.cyclique. 

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   6) Parmi les diverses applications possiblesse trouve en pre- mier lieu la réduction des oxydes de fer. Afin de faire mieux comprendre l'invention dans ce cas d'application, l'on se réfère à un exemple théori- que sommairement chiffré; les chiffres ne sont pas donnés pour leurs va- leurs absolues mais uniquement pour leur valeurs relatives. 



   On sait qu'il n'est pas possible de réaliser en continu;la 
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 réaction*. 2BeO + C zi'e + Cpz - 31'g Kcal (1) notamment parce qu'elle est endothermique. 



   On peut cependant imaginer d'apporter la chaleur nécessaire à la réaction (1) au moyen de la réaction. 
 EMI6.2 
 



  En effet, les réactions (1) et (2) donnent globalement : 
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On admet pour la simplicité de l'exposé que l'ensemble des dépenses et des pertes thermiques est égal à 65,4   Kcalo   Il en résulte que du seul point de vue du bilan thermique la réaction (3) est réalisa- ble. 



   Mais l'on sait que du point de vue chimique la réaction (3) n'est pas possible car le fer naissant réagit'avec le CO2 naissant jus- qu'à ce qu'un certain équilibre s'établisse entre Fe, FeO, CO et CO2. 



   Pour éviter cet inconvénient l'on utilise le procédé cycli- que de manière à éviter la production simultanée de Fe et CO2. 



   On procède par exemple comme suit : Première phase 
Dans la masse formée par exemple par une scorie, on introduit le FeO et l'on élève la température du bain, depuis, par exemple, 1300 de- grés C jusqu'à 1600 degrés C au moyen d'une combustion au sein de ce bain et, par exemple, suivant la réaction : 
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La température étant de 1600 degrés C on arrête la réaction   (4)   et l'on passe à la deuxième phase au cours de laquelle on introduit le ré- ducteur dans le bain, du poussier de charbon par exemple; il se passe alois : 
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 La somme des réactions (4) et (5) donne : 
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 ce qui correspond à la réaction (3) recherchée. 



   A noter que le CO2 est éliminé pendant une autre phase que celle où l'on produit le fer et que le CO servant dans la réaction (4) provient de la réaction (5). 



   Le bain fondu a joué le rôle de véhicule de chaleur et aussi celui de moufle. 



   7) Production de zinc métallique au départ de minerais oxydés de zinc, de blendes grillées ou   supergrillées.   



   De même que dans le cas précédent, les oxydes de zinc sont dissous dans un bain fondu formé par une scorie avec ou sans fondants. Le 

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 bain est porté' à haute température par chauffage ou production   d'une   réac- tion exothermique dansson sein. La température étant devenue suffisante, le zinc est réduit dans-une deuxième phase selon : 
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Cette réduction   s'obtient   par introduction du réducteur, le charbon, par exemple, dans le bain. 



   La réduction proprement dite du zinc doit évidemment être sui- vie des dispositifs nécessaires pour assurer une condensation convenable des vapeurs de zinc produites lors de cette opération. 



   8) Production de gaz à l'eau. Ce gaz peut également être produit au moyen d'un cycle à deux.phases. Dans une première phase, on chauffe une masse fondue quelconque, les cendres du charbon avec un fon- dant par exemple, depuis par exemple 1000 degrés C jusqu'à 1300 degrés C. 



  Dans une deuxième phase, on injecte dans la masse fondue du poussier de charbon avec de la vapeur   d'eau,   et 1?on produit du gaz à l'eau. 



   Si l'on opère de manière continue on obtient un gaz mixte   c9est-à-dire   contenant CO2, CO, H2 et N2 et ce dernier a sensiblement la même composition que le mélange des fumées et du gaz à l'eau proprement dit. 



   Le fait d'opérer de manière cyclique suivant la présente in- vention a permis de séparer les gaz utiles (CO et H2) des inertes (CO2 et N2). 



   En opérant en marche cyclique plutôt qu'en marche continue, l'on a surtout utilisé le rôle de moufle que peut notamment jouer le bain fondu. 



   9) La présente invention s'applique également à des opéra- tions plus complexes telles que le grillage et la réduction combinés dans un même four. 



   On peut,par exemple, griller la blende et réduite l'oxyde de zinc   selor :   
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 On procède d'abord à un grillage selon 
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Pour ce faire, dans le bain de base constitué de la gangue du minerai contenant par exemple un fondant et des cendres de charbon, on insuffle Zn S et de   lairo   
Puis on chauffe selon par exemple 
 EMI7.4 
 
La température du bain chargé étant montée;, on procède à la phase suivante qui est une phase de réduction selon 
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 Cette phase se réalise en introduisant du carbone dans le bain. 



   Si l'ensemble de ces trois réactions   n9est   pas suffisamment exothermique,   l'on   peut faire appel à la réaction 
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 que l'on fait se produire au cours de la phase de chauffage, par exemple, 
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 en même temps que la réaction CO + 1/ 2  2 C02 et en fonte. 10) Transformation de pyrite ou de sulfure de fer en SO2 
Dans cette fabrication nécessairement cyclique, le bain de base est une scorie ou un latier mélangé avec de la cendre de charbon, et au besoin, un ou des fondants. 



   Dans la première phase, on introduit de l'air et de la pyrite au sein du bain. Le SO2 quitte le bain, l'oxyde de fer s'y dissout. 



  Après un certain temps, on arrête l'injection du sulfure de fer et l'on poursuit l'injection d'air de façon à bien désulfurer le bain charge. Au besoin, si cette injection d'air seul produit un abaissement trop pronon- cé de température, ou si pour une raison quelconque on désire chauffer davantage le bain chargé, on peut introduire le charbon avec un excès d'air, pour oxyder le soufre et l'éliminer. Dans la deuxième phase,'on injecte du poussier de charbon ou tout autre réducteur pour réduire l'oxy- de de fer dissous en fonte. 



   Le présent exemple montre que l'on peut aisément fabriquer de la fonte au départ de minerais de fer oxydés ou sulfurés ou des deux mélangés ou du minerai oxydé'contenant du soufre même en quantité très appréciable. Le soufre s'enlève toujours au cours de la première phase (chauffage ou grillage). Il suffit qu'au cours de cette opération l'on désulfure le bain chargée Cette désulfuration peut se faire soit par une courte période très oxydante, soit par une atmosphère modérément oxy- dante plus longue. 



   11) Production de phosphore au départ de minerais phospha- tés. Cette opération se fait en traitant en principe du Ca3P2O8 mélangé à de la silice. On produit la réduction suivante : 
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 Le bain de base est du silicate de calcium avec les cendres du charbon et au besoin des fondants. Le CO produit par la réduction sert au cours de la phase de chauffage suivante, avec au besoin un supplément de charbon brûlant directement sous forme de CO2 de manière à apporter la chaleur nécessaire. 



   12) Production de sodium. 



   On peut d'une façon analogue obtenir du sodium métallique au départ d'un mélange de Na2CO3 et de siliceo 
13) Production de carbonate de sodium impur et d'acide chlor- hydrique au départ de sel marin. 



   Les réactions à effectuer sont les suivantes : 
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Le bain de base est du Na2CO3 fondu dont on élève la température après y avoir introduit du NaCl. Le mélange NaCl -   Na2C03   est un bain chargé. 



  Après le chauffage de ce mélange, qui se fait dans le présent cas par une combustion au sein du carbonate, on injecte de la vapeur   d'eau   qui réagit avec NaCl selon (1). Au cours de la période de chauffage suivante, le CO2 provenant des fumées se fixe au NaOH pour le transformer en carbonate. 

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   La soude brute ainsi obtenue est un excellent fondant pour cer- taines autres applications du procédé faisant l'objet du présent brevet. 



     14)   Production   dhydroxyde   de sodium et d'acide chlorhydrique Pour éviter la formation du carbonate par les gaz de chauffage, ainsi que de souiller la soude par les cendres du combustible, on opère comme suit : 
Dans un premier four, on chauffe une scorie de nature   quelco-   que éventuellement avec fondantso Après la période de chauffage on injecte uniquement de la vapeur   d'eau,   qui ne réagit avec aucun constituant du bain et qui sort du bain par exemple à 1300 degrés C. On peut surchauffer la vapeur par un autre moyen.

   Cette vapeur est alors injectée dans un second bain (bain de base NaOH) où elle réagit avec NaCl selon 
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 La chaleur nécessaire à cette réaction est fournie par la chaleur sensible de la vapeur qui y entre vers par exemple 1300 degrés C alors que le bain n'est qu9à environ 500 ou 600 degrés C. 



   15) Production d'hydrogène pur. 



   L'appareillage employé est presque le même que celui qui sert à la production de la fonte selon l'exemple 6. Dans un bain de base con- stitué principalement de cendres de charbon avec au besoin des fondants et contenant une charge de FeO, on commence par réduire le FeO en fonte comme exposé plus haut, ensuite on insuffle de la vapeur qui réagit avec le fer selon 
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Au cours de cette dernière réaction, l'oxyde de fer se re- dissout dans la scorie, après quoi l'on procède à nouveau à sa réduction et   1?on   recommence. 



   L'on n'ajoute du minerai de fer que pour compenser la perte de fer résultant des manipulations lors de l'enlèvement de l'excès de scorie par exemple. 



   16) Production d'acide   fluorhydrique,   etc.. 



   On part de fluorine que l'on fait réagir avec de la silice en présence de vapeur   selon:   
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 Le bain de base est constitué par un silicate de calcium dans lequel l'on introduit la fluorine. 



   Après avoir chauffé ce bain chargé à une température suffisan- te,   l'on   injecte de la vapeur qui produit de l'acide fluorhydrique. 



   La réaction ci-dessus étant endothermique, l'on introduit la fluorine puis l'on réchauffe le mélange chargé au moyen par exemple d'une .combustion au sein du dit bain. 



  C. Procédé pouvant être réalisé à marche continue ou de manière cyclique selon des détails opératoires 
17) Obtention de plomb métallique au départ de galène. 



   La réaction fondamentale recherchée   est:   
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Cette réaction est exothermique. Cependant au cas où il faut atteindre une température assez élevée pour fondre la gangue qui constitue le bain de base, la somme de la chaleur sensible emportée par le plomb li-   quide   le SO2 et l'azote provenant de l'air insufflé et des pertes thermiques diverses,est plus grande que la'chaleur de réaction. 

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   Le déficit de calories peut être réduit sinon annulé en insuf- flant de l'air suffisamment chaud, en faisant usage de fondants ou en faisant appel à de l'oxygène pratiquement pur. Bien que 1-oxygène coûte cher son emploi   n'est   pas proscrit étant donné le poids atomique élevé du plomb. 



   Au moyen de   l'une   et/ou de l'autre de ces améliorations il est possible de faire se produire la réaction 
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 de manière continue. 



   Il est cependant à craindre que si l'on abaisse trop la tem- pérature du bain par l'introduction de fondants, l'on n'arrive pas à évita* la formation d'une proportion appréciable de sulfate de plomb, ce qui est préjudiciable à la bonne économie du procédé. 



   Il est probable qu'il soit préférable d'opérer en marche cy- clique selon deux   phases  la phase de préparation est principalement un   grillage selon s   
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 Le PbO se dissout dans la scorie constituant le bain de base et forme le bain chargé qui est alors porté à une température suffisante au moyen, par exemple,   d'un   combustion en son sein. 



   Ensuite l'on injecte PbS qui réagit avec PbO selon 
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 après quoi l'on enlève le plomb et l'on repasse au grillage. Si l'ensem- ble des réactions (1) et (2) n'est pas suffisamment exothermique, l'on procède avant la réduction par PbSà un réchauffage du bain par une com- bustion en son sein par exemple. 



   18) Obtention directe du cuivre au départ de sulfure de cuivre. La réaction fondamentale est : 
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Les bilans thermiques de ces deux réactions sont assez sem- blables. Si l'on insuffle de l'air froid dans un bain de sulfures fondus il manque à peu près les calories nécessaires pour compenser les pertes par rayonnement. 



     G9est   la raison pour laquelle on ne convertit que des mattes. 



  Celles-ci contiennent du sulfure de fer qui réagit selon 
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 réaction qui est très exothermique et permet au convertisseur de se main- tenir à une température suffisante. 



   Si   l'on   dispose de minerais sulfurés trop pauvres en sulfure de fer pour être traités directement au convertisseur,   l'on   peut appliquer le procédé revendiqué dans le présent brevet suivant   l'une   ou l'autre des manières suivantes a) en marche en principe continue. 



   On injecte en même temps du sulfure de cuivre avec du charbon 

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 et de l'air dans un bain de sulfures fondus. Le gaz obtenu est un mélange de CO2 et N2. Le cuivre s'obtient de façon continue. Avant d'éliminer   les   scories excédentaires, on insuffle pendant un court moment du charbon seul, de façon à éliminer le cuivre de la scorie avant de la jeter. b) Si   l'on   préchauffe suffisamment l'air, ou si   1?on   emploie de l'air sur- oxygéné, il n'est, pas nécessaire   d'introduire   du charbon et   l'on   peut opé- rer en continu. c) On peut également opérer en marche cyclique en alternant les injections de sulfure de cuivre et de charbon. 



   Les exemples donnés ci-dessus ne sont pas limitatifs mais sim- plement illustratifs. De plus, dans chacun des cas il est possible d'em- ployer de nombreuses variantes, celles-ci étant fonction des conditions lo- cales d'exploitation. Les réactifs peuvent notamment être introduits sous forme gazeuse, liquide, solide et ce sous des grosseurs différentes. Les réactifs introduits peuvent être préchauffés ou non. Ils peuvent être pu- rifiés ou non. Ils peuvent être introduits dans le bain par gravité ou par injection. 



   Les solides notamment peuvent être introduits en suspension dans un gaz ou un liquide (transport pneumatique ou hydraulique). Le charbon ou le coke ou le réducteur peut, par exemple, être injecté dans le bain au moyen d'un courant gazeux. Ce dernier, peut par exemple, être du CO que l'on a prélevé à cet effet au cours d'une phase précédente. Il peut être injecté au moyen de vapeur, d'air, d'azote ou de tout autre gaz. 



   Dans les exemples, le réducteur employé a été généralement appelé charbon, il peut aussi être du coke, du goudron liquide ou solide, des huiles, bref toute matière contenant principalement du carbone et éventuellement de l'hydrogène. 



   Les réactifs peuvent ou non conserver des compositions con- stantes pendant leur introduction dans le bain. 



    REVENDICATIONS.   
 EMI11.1 
 



  -....--.---....---=>-.....- 
1. Procédé pour réaliser des réactions chimiques et   métallur-   giques à haute température dans lequel on fait usage   d'une   masse fondue qui est obtenue en fondant, soit directement soit indirectement, des corps normalement solides à la température ordinaire et au sein de laquelle on fait s'accomplir la réaction recherchée, dont tous les réactifs sont intro- duits au sein de la dite masse maintenue en permanence dans le four ou autre appareil de fusion.

Claims (1)

1. 2. Procédé pour réaliser des réactions chimiques et métal- lurgiques suivant la revendication 1, caractérisé en ce que si la réaction est suffisamment exthermique, on introduit les réactifs de façon continue en intermittente mais avec des intervalles suffisamment rapprochés pour que la réaction se poursuive de façon ininterrompue.

   3. Procédé pour réaliser des réactions chimiques et métallur- giques suivant la revendication 1,caractérisé en ce que si la réaction recherchée est endothermique ou n'est pas suffisamment exothermi- que pour fonctionner en continu, on fait se produire de façon concommit- tante une autre réaction suffisamment exothermique pour que la chaleur dé- gagée par l'ensemble des deux réactions soit suffisante pour permettre l'accomplissement de la réaction endothermique.

   4. Procédé pour réaliser des réactions chimiques et métal- lurgiques suivant les revendications 1 et 3,caractérisé en ce que si la réaction recherchée est endothermique ou n'est pas suffisamment exothermique pour fonctionner en continu on l'interrompt périodiquement, et pendant chaque interruption on fournit la chaleur nécessaire à la masse fondue, en réalisant par exemple dans son sein une réaction exothermique. <Desc/Clms Page number 12>

   5. Procédé pour réaliser des réactions chimiques et métallur- giques suivant les revendications 1, 3 et 4, caractérisé en ce que la réaction concommittante ou exothermique se réalise par une réaction exothermique telle que l'oxydation ou le grillage d'un ou plusieurs des réactifs prenant part à la réaction.

   6. Procédé de transmission de chaleur suivant lequel on con- stitue une masse fondue, on chauffe cette masse pour lui faire emmagasiner de la chaleur qu'elle cède ensuite au corps à chauffer.

   7. Procédé de transmission de chaleur suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la masse fondue est chauffée par une combustion ou un grillage produit en son sein.

   8. Procédé de transmission de chaleur suivant les revendica- tions 6 et 7,caractérisé en ce que le corps à chauffer est chauffé par contact direct avec la matière fondue.

   9. Procédé pour réaliser des réactions chimiques ou métallur- giques suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 5, c a r a c t é r i - s é en de que la masse fondue est partiellement formée par un composé ré- sultant de la réaction et dont le surplus est évacué d'une manière conti- nue ou intermittente.

   10. Procédé pour réaliser des réactions chimiques ou métallur- giques suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, en vue de réaliser la combustion totale ou partielle du charbon pulvérisé, on introduit le charbon pulvérisé et le comburant contenant notamment de l'oxygène, au sein de la masse fondue.

   11. Procédé pour réaliser des réactions chimiques ou métallur- giques suivant la revendication 10,caractérisé en ce que la mae- se fondue est constituée par des cendres fondues avec au besoin des fon- dants additionnels.

   12. Procédé pour réaliser des réactions chimiques et métallur- giques suivant les revendications 1-et 2, c a r a c t é r i s é en ce qu'en vue de gazéifier un combustible liquide, on introduit le dit combus- tible et le comburant au sein d'une masse fondue artificielle formée au départ de produits étrangers à la réaction.

   13. Procédé pour réaliser des réactions chimiques ou métal- lurgiques suivant la revendication 12,caractérisé en ce que la masse fondue est formée par du verre associé à des fondants.

   14. Procédé pour réaliser des réactions chimiques ou métal- lurgiques suivant la revendication 1 et 2,caractérisé en ce que dans le grillage des pyrites, la masse fondue est formée essentielle- ment d'oxydes de fer fondu et de la guangue de la pyrite.

   15. Procédé pour réaliser des réactions chimiques ou métal- lurgiques suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2 c a r a c - t é r i s é en ce qu'en vue de produire de l'anhydride sulfureux, on part de gypse et de silice que l'on fait réagir dans une masse fondue constituée principalement de silicate de calcium.

   16. Procédé pour réaliser des réactions chimiques ou métallur- giques suivant la revendication 15,caractérisé en ce que la réaction est conduite d'une façon continue en introduisant simultanément dans la masse fondue de silicate de calcium, le sulfate de calcium, la silice, du carbone et de l'air.

   17. Procédé pour réaliser des réactions chimiques ou métal- lurgiques suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, c a r a c- t é r i s é en ce que l'on produit du klinker de ciment, en introduisant dans du ciment fondu tous les corps nécessaires à sa constitution, compte tenu des cendres apportées par le charbon nécessaire à la fabrication du ciment. <Desc/Clms Page number 13>

   18. Procédé pour réaliser des réactions-chimiques ou métal- lurgiques selon les revendications 1 et 3 à 5, c a r a c t é r i s é en ce que 19on produit de la fonte en introduisant le minerai de fer et le rédue- teur dans un bain constitué principalement de la gangue du minerai de fer, de cendres de charbon et, éventuellement de fondants, on interrompt cette réduction pour réchauffer la masse fondue au moyen par exemple d9une combus- tion effectuée en son sein et on répète indéfiniment les périodes de réduc- tion et de chauffage alternées.

   19. Procédé pour réaliser des réactions chimiques ou métallurgiques suivant les revendications 1 et 3 à 5, c a r a c t é r i s é en ce que, pour Inapplication à la production de zinc au départ de minerais oxydés de zinc, la masse fondue est formée par la gangue du minerai, des cendres de charbon et, au besoin des fondants et 19on produit la réduc- tion au moyen de poussier de charbon.

   20. Procédé pour réaliser des réactions chimiques ou métal- EMI13.1 lurgiques suivant les revendications 1 et 3 â 5, c a r a c t é r i s é en ce que, en vue de produire du gaz à l'eau, on chauffe une masse fondue, on suspend le chauffage puis on injecte de la vapeur d'eau avec du pous- sier de charbon dans la dite masse et 19on répète indéfiniment ce-cycle d'opérations.

   21. Procédé pour réaliser des réactions chimiques ou métal- lurgiques suivant la revendication 20, c a r a c t é r i s é en ce que le bain de masse fondue est principalement constitué par les cendres du charbon avec au besoin des fondants.

   22. Procédé pour réaliser des réactions chimiques ou métal- lurgiques suivant les revendications 1 et 3 à 5, c a r a c t é r i s é en ce que pour obtenir du zinc au départ de blendes, on emploie une masse fondue constituée principalement par la guangue du minerai, de la cendre de charbon et éventuellement des fondants, on introduit la blende et 15air dans la masse fondue, de façon à griller la blende ce qui fait dissoudre l'oxyde de zinc dans la masse fondue, on augmente ensuite la température du bain en y brûlant l'oxyde de carbone provenant d'une réduction précé- dente avec au besoin un apport de charbon, puis on arrête cette insuffla- tion et l'on introduit le réducteur dans la masse fondue contenant l'oxyde de zinc et on répète indéfiniment les mêmes opérations.

   23. Procédé pour réaliser des réactions chimiques ou métal- lurgiques suivant les revendications 1 et 3 à 5, caractérisé en ce que pour obtenir de la fonte au départ de minerais de fer conte- nant du soufre, on forme une masse fondue avec un mélange de guangue, de cendres de charbon et éventuellement des fontants, on introduit le minerai et l'air dans le bain, on suspend l'arrivée du minerai et on poursuit l'injection d'air jusqu'à désulfuration du bain, on injecte en- suite le poussier de charbon pour réduire l'oxyde de fer dissous avec au besoin, avant la réduction, réchauffage du bain au moyen d'une combustion faite en son sein.

   24. Procédé pour réactions chimiques ou métallurgiques suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 3 à 5, c a r a c t é - risé en ce que pour produire du carbonate de sodium et de l'acide chlorhydrique, on part de sel marin que l'on introduit dans la masse fondue formée par du carbonate de soude, on chauffe cette masse en y pro- duisant une combustion en son sein et enfin on injecte de la vapeur d'eau.

   25. Procédé pour réactions chimiques ou métallurgiques sui- vant l'une ou l'autre des revendications 1 et 3 à 9, c a r a c t é r i s é en ce que pour produire de l'hydroxyde de sodium et de l'acide chlorhydri- que on chauffe une scorie quelconque fusible, on injecte dans ce bain de la vapeur d'eau qui se surchauffe et qui est.ensuite injectée dans une - deuxième masse fondue constituée par de la soude fondue contenant du chlo- rure de sodium.

   26. Procédé pour réactions chimiques ou métallurgiques sui- <Desc/Clms Page number 14> vant l'une ou l'autre des revendications 1 et 3 à 5, c a r a e t é r i s é en ce que pour produire de l'hydrogène on emploie un bain de base formé de cendres de charbon fondues et contenant de l'oxyde de fer, on produit la réduction du fer en y introduisant du poussier de 'Charbon, on arrête l'in- jection de charbon, puis on insuffle de la vapeur dans le fer réduit qui décompose la vapeur en s'oxydant et en libérant de l'hydrogène, ces ré- ductions et insufflations étant répétées à volonté.

   27. Procédé pour réactions chimiques ou métallurgiques sui- vant l'une ou l'autre des revendications 1 et 3 à 5, c a r a c t é r i s é en ce qu'en vue de produire du phosphore au départ de minerais phosphatés, on constitue une masse fondue par du silicate de calcium, on introduit du phosphate de calcium et de la silice, on porte le bain chargé à haute tem- ' pérature puis on produit la réduction du'phosphore par du carbone, ces opérations étant répétées indéfiniment.

   28. Procédé pour réactions chimiques ou métallurgiques sui- vant l'une ou l'autre des revendications 1 et 3 à 5, c a r a c t é r i s é en ce que pour produire du sodium on part d'un mélange de carbonate de soude et de silice que l'on réduit par du carbone au sein d'une masse fon- due de silicate, on réchauffe la masse et on répète ces opérations.

   29. Procédé pour réactions chimiques ou métallurgiques sui- vant l'une ou l'autre des revendications 1 et 3 à 5, c a r a c t é r i s é en ce que pour obtenir de l'acide fluorhydrique, on forme une masse fon- due de silicate de calcium, on introduit dans cette masse de la fluorine et de la silice puis on injecte de la vapeur d'eau, on réchauffe la masse fondue et on recommence.

   30. Procédé pour réactions chimiques ou métallurgiques sui- vant l'une ou l'autre des revendications 1 à 5, c a r a c t é r i s é en ce que pour obtenir du plomb métallique à partir de galène, on constitue une masse fondue par de la guangue, on insuffle de la galène et de l'air ou de l'oxygène, on élève ensuite la température de la masse fondue au moyen d'une combustion, on injecte à nouveau de la galène, on enlève le plomb et on repasse au grillage.

   31. Procédé pour réactions chimiques ou métallurgiques sui- vant l'une ou l'autre des revendications 1 à 5, c a r a c t é r i s é en ce que pour obtenir du cuivre à partir de sulfures, on forme une masse fondue avec de la gangue, on injecte du sulfate de cuivre, du charbon et de l'air dans la masse.

   32. Procédé pour réaliser des réactions chimiques ou métal- lurgiques suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, c a - r a c t é r i s é en ce que la phase de chauffage se produit pendant un temps suffisant pour que le bain ait emmagasiné une quantité de cha- leur suffisante pour la réalisation de la phase endothermique qui suit.

   33. Procédé pour réaliser des réactions chimiques ou métal- lurgiques suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, c a- r a c t é r i s é en ce que l'oxyde de carbone provenant de la période de réduction sert de combustible pendant la période de chauffage du bain.

   34. Procédé pour réaliser des réactions chimiques ou métal- lurgiques suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, c a - r a c t é r i s é en ce que le charbon peut être injecté dans la masse fondue.au moyen d'un courant d'oxyde de carbone provenant de la période de réduction de gaz pauvre, de vapeur d'air ou de tout autre mélange ga- zeux.

   35. Procédé pour réaliser des réactions chimiques ou métallur- giques suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, c a r a c- t é r i s é en ce que l'on recueille séparément les différents gaz préle- vés à différents moments bien définis de l'opération, de façon à les util ser ultérieurement. <Desc/Clms Page number 15>

   36. Procédé pour réaliser des réactions chimiques ou métallur- giques à hautes température tel que ci-dessus décrit et revendiqué.