<Desc/Clms Page number 1>
PERFECTIONNEMENTS APPORTES A LA FUSION DE L'ETAIN.
La présente invention, due à la collaboration de Monsieur Stephen Esslemont Woods, est relative à la fusion de l'étain.
Il est connu de fondre des minerais d'étain dans un four à soufflerie ou haut fourneau, l'étain étant recueilli au bas du fourneau.
On a maintenant constaté que dans des conditions spéciales on peut obtenir de l'étain à la sortie ou prise de gaz d'un haut fourneau.
L'invention consiste en une méthode de fusion de minerais d'étain, dans laquelle les minerais d'étain, dans laquelle les minerais d'étain sont fondus dans un four à soufflerie ou haut fourneau en même temps que des minerais de zinc,ou bien sous forme de minerais d'étain-zinc combinés, et l'étain, est récupéré en même temps que le zinc à la sortie ou prise de gaz du fourneau.
Un exemple de l'application de l'invention est ci-après décrit.
499,4 Kos d'une matière frittée contenant 1,2% de.zinc et 18,2% d'étain en poids, sont chargés dans un haut fourneau ou four à soufflerie avec 1997,6 Kos d'une matière frittée contenant 55,4% de zinc en poids, 681 Kos d'une autre matière contenant 40% de zinc en poids, 2451,6 Kos de coke métallurgique, 681 Kos de chaux calcinée et 90,8 Kos de quartzite. La charge contenait ainsi 90,8 Kos d'étain, 1384,7 Kos de zinc et environ 2179,2 Kos de carbone.
Des 90,8 Kos d'étain, 6,08 Kos, c'est-à-dire 6,7% en poids du total, ont été trouvés'dans le laitier. Le reste était volatilisé.
Dans cet essai de fusion au fourneau, la quantité d'étain volati-
<Desc/Clms Page number 2>
lisé représentait environ 6,4% du poids du zinc volatilisé et environ 3,9% du poids du carbone brûlé.
De préférence, l'étain et le zinc ensemble sont condensés sous forme métallique.
A cet effet,la charge est préchauffée à 800 C, et l'air est chauffé à 600 C ou plus. Du gaz contenant de l'oxygène a été introduit dans les gaz de sortie ou départ du fourneau pour élever leur température comme décrit notamment dans le brevet 496403 du 16 juin 1950 leur tempera du plomb fondu a été utilisé pour condenser les vapeurs gazeuses ainsi que décrit dans le brevet n 479.569 du 13 janvier 1948 (NSC/155) et dans le brevet n 490.269 du 20 juillet 1949.(NSC/155A).
Tout l'étain du condenseur est dissous dans le plomb, ayant été formé au cours de la réaction entre de la vapeur de sulfure stanneux et soit de la vapeur de zinc, soit du zinc en solution dans du plomb.
EMI2.1
SnS + Zn - ------ sa + ZnS - (1)
Du zinc contenant de l'étain se sépare lorsque le plomb est refroi- di extérieurement du condenseur, le plomb restant étant recirculé au conden- seur.
Le processus se poursuivant, la teneur en étain du plomb en circuit croît, la teneur en étain du zinc qui est séparé croissant proportionnellement,un état permanent final est atteint pour lequel le plomb en circulation contient environ 4% d'étain en solution, et le zinc séparé contient environ 6% d'étain. Une fois cet état atteint, l'alliage zinc-étain séparé par après contient ces deux métaux dans le rapport dans lequel ils sont vola- tilisés à partir du fourneau.
L'étain est récupéré par la distillation de l'alliage étain-zinc séparé.
La production de scorie, c'est-à-dire l'oxydation du zinc et du plomb est faible. La formation de laitier est normale, le laitier étant fluide, mais ne fondant pas prématurément. L'élimination du zinc du fourneau est également bonne.
Diverses modifications peuvent être introduites dans les limites ou portée de l'invention. Ainsi, il n'est pas essentiel que du plomb soit utilisé pour la condensation; du zinc par exemple pourrait également être employé.
Des expériences de laboratoire ont permis d'établir que dans les conditions qui prédominent dans un haut fourneau à zinc, très peu d'étain peut être volatilisé sous forme d'oxyde stanneux, mais qu'une quantité considérable pouvait être volatilisée sous forme de sulfure stanneux. Dans la fusion habituelle de minerais d'étain, les conditions ne seraient pas les mêmes que dans un haut fourneau à zinc, mais le pouvoir réducteur des gaz serait du même ordre de grandeur général. Conformément, le fait que dans la fusion d'étain habituelle de minerais d'étain oxydés, la quantité d'étain volatilisé est petite mais non tout à fait négligeable, est expliqué par les expériences. La plupart des minerais d'étain sont presque exempts de soufre; des minerais d'étain contenant du soufre sont grillés avant d'être fondus.
Les expériences indiquent que de petites quantités de soufre dans des minerais d'étain peuvent, en formant du sulfure stanneux gazeux, contribuer appréciablement à former la faible quantité d'étain qui est volatilisée dans la fusion d'étain habituelle.
L'étain introduit dans le fourneau comme oxyde stannique peut être considéré comme participant aux réactions ci-après :
EMI2.2
Snc 2 + 2GO = Sn (liquide) + 2 CO 2 #### (2) Cette réaction absorbe très peu de chaleur, et elle est suivie de
<Desc/Clms Page number 3>
la réaction :
Sn (liquide) + ZnS (solide) = SnS (gaz) + Zn (gaz) ------- (3) qui absorbe 101,9 Cal par molécule-gramme soit 858 Cal par kilog (ou 1544
B Th U par 454 grs) d'étain.
Des expériences ont établi que la constante d'équilibre pour la formule (3) est :
K = 0,00011 à 1000 C.
Si la pression partielle du zinc est 0,05 atmosphère, comme elle l'est approximativement dans les gaz d'un four à soufflerie ou haut fourneau de fusion de zinc,la pression partielle du sulfure stanneux en équilibre avec du sulfure de zinc et de l'étain liquide est alors :
0,00011/0,05= 0,0022 atmosphère.
L'oxyde de carbone et le bioxyde de carbone entre eux occupent environ 33% du volume de gaz total par atome de carbone brûlé dans le fourneau: par suite 0.22 33 atomes d'étain pourraient être volatilisés comme sulfure stanneux. En poids par unité de carbone brûlé, pourraient être volatilisés : (0,22) x 118,7/12.00 = 0,066 unités.
Comme la limite supérieure proposée de la concentration en volume de sulfure stanneux est 0,22% comparativement à 5,0% de zinc, le soufre nécessaire est 0,22/5,0 = 0,044 atome par atome de zinc, ou 1% de soufre dans les composants de charge métallifère. Il y a toujours également quelque peu de soufre présent dans le coke. Aucune quantité de soufre n'a délibérément été ajoutée pour l'exemple mentionné et l'on présume ou estime que du soufre en quantité suffisante sera toujours présent.
Si le gaz de fourneau contenait 5% de zinc et 0,22% de sulfure stanneux,l'étain volatilisé serait les 8% du poids du zinc. La teneur en bioxyde de carbone des gaz de départ pourrait être augmentée de 0,4%, c'est-àdire dans une mesure relativement faible.
Si du plomb avait été présent dans la charge, il n'y aurait pas d'interaction entre la vapeur de plomb et la vapeur de plomb et la vapeur de sulfure stanneux. La vapeur plomb-soufre tendrait à réagir avec l'étain suivant la réaction.
PbS (gaz) + Sn (liquide) = Pb (gaz) + SnS (gaz) ----- (4) REVENDICATIONS.
1. Une méthode de fusion de minerais d'étain, dans laquelle les minerais sont fondus dans un four à soufflerie ou haut fourneeu en même temps que des minerais de zinc, ou sous forme de minerais étain-zinc combinés, et l'étain est récupéré ensemble avec le zinc dans la sortie ou prise de gaz du fourneau.
<Desc / Clms Page number 1>
IMPROVEMENTS TO THE MELTING OF TIN.
The present invention, due to the collaboration of Mr. Stephen Esslemont Woods, relates to the melting of tin.
It is known to melt tin ores in a blast furnace or blast furnace, the tin being collected at the bottom of the furnace.
It has now been observed that under special conditions tin can be obtained at the gas outlet or outlet of a blast furnace.
The invention consists of a method of smelting tin ores, in which the tin ores, in which the tin ores are smelted in a blast furnace or blast furnace together with zinc ores, or although in the form of combined tin-zinc ores, and tin, is recovered along with the zinc at the outlet or gas intake of the furnace.
An example of the application of the invention is described below.
499.4 Kos of a sintered material containing 1.2% zinc and 18.2% tin by weight, are charged in a blast furnace or blower furnace with 1997.6 Kos of a sintered material containing 55 , 4% zinc by weight, 681 Kos of another material containing 40% zinc by weight, 2451.6 Kos of metallurgical coke, 681 Kos of calcined lime and 90.8 Kos of quartzite. The charge thus contained 90.8 Kos of tin, 1384.7 Kos of zinc and approximately 2179.2 Kos of carbon.
Of the 90.8 Kos of tin, 6.08 Kos, i.e. 6.7% by weight of the total was found in the slag. The rest was gone.
In this furnace smelting test, the amount of volatile tin
<Desc / Clms Page number 2>
lisé represented about 6.4% of the weight of the volatilized zinc and about 3.9% of the weight of the carbon burnt.
Preferably, the tin and zinc together are condensed in metallic form.
For this purpose, the load is preheated to 800 C, and the air is heated to 600 C or more. Gas containing oxygen was introduced into the outlet or outlet gases of the furnace to raise their temperature as described in particular in patent 496403 of June 16, 1950; their molten lead tempera was used to condense the gaseous vapors as described in Patent No. 479,569 of January 13, 1948 (NSC / 155) and in Patent No. 490,269 of July 20, 1949 (NSC / 155A).
All the tin in the condenser is dissolved in the lead, having been formed during the reaction between stannous sulphide vapor and either zinc vapor or zinc dissolved in lead.
EMI2.1
SnS + Zn - ------ sa + ZnS - (1)
Zinc containing tin separates when lead is cooled externally from the condenser, the remaining lead being recirculated to the condenser.
As the process continues, the tin content of the circuit lead increases, the tin content of the zinc which is separated increasing proportionally, a final permanent state is reached in which the circulating lead contains about 4% tin in solution, and the separated zinc contains about 6% tin. When this state is reached, the zinc-tin alloy subsequently separated contains these two metals in the ratio in which they are volatilized from the furnace.
The tin is recovered by the distillation of the separated tin-zinc alloy.
Slag production, i.e. the oxidation of zinc and lead, is low. Slag formation is normal, the slag being fluid, but not melting prematurely. Removal of zinc from the stove is also good.
Various modifications can be introduced within the limits or scope of the invention. Thus, it is not essential that lead be used for the condensation; zinc for example could also be used.
Laboratory experiments have established that under the conditions prevailing in a zinc blast furnace, very little tin can be volatilized as stannous oxide, but a considerable amount can be volatilized as sulphide. stannous. In the usual smelting of tin ores, the conditions would not be the same as in a zinc blast furnace, but the reducing power of the gases would be of the same general order of magnitude. Accordingly, the fact that in the usual tin smelting of oxidized tin ores, the amount of volatilized tin is small, but not entirely negligible, is explained by the experiments. Most tin ores are almost free from sulfur; tin ores containing sulfur are roasted before being smelted.
Experiments indicate that small amounts of sulfur in tin ores can, by forming stannous sulfide gas, significantly contribute to forming the small amount of tin which is volatilized in the usual tin melt.
Tin introduced into the furnace as stannic oxide can be considered as participating in the following reactions:
EMI2.2
Snc 2 + 2GO = Sn (liquid) + 2 CO 2 #### (2) This reaction absorbs very little heat, and is followed by
<Desc / Clms Page number 3>
the reaction :
Sn (liquid) + ZnS (solid) = SnS (gas) + Zn (gas) ------- (3) which absorbs 101.9 Cal per gram-molecule or 858 Cal per kilog (or 1544
B Th U per 454 grs) of tin.
Experiments have established that the equilibrium constant for formula (3) is:
K = 0.00011 to 1000 C.
If the partial pressure of zinc is 0.05 atmospheres, as it is approximately in the gases of a blast furnace or zinc smelting furnace, the partial pressure of stannous sulphide in equilibrium with zinc sulphide and liquid tin is then:
0.00011 / 0.05 = 0.0022 atmosphere.
Carbon monoxide and carbon dioxide between them occupy about 33% of the total gas volume per carbon atom burned in the furnace: as a result 0.22 33 atoms of tin could be volatilized as stannous sulphide. By weight per unit of carbon burned, could be volatilized: (0.22) x 118.7 / 12.00 = 0.066 units.
Since the proposed upper limit of the volume concentration of stannous sulphide is 0.22% compared to 5.0% zinc, the sulfur required is 0.22 / 5.0 = 0.044 atom per atom of zinc, or 1% of sulfur in the metalliferous filler components. There is always some sulfur present in the coke as well. No amount of sulfur was deliberately added for the example mentioned and it is assumed or believed that sufficient sulfur will always be present.
If the furnace gas contained 5% zinc and 0.22% stannous sulphide, the volatilized tin would be 8% by weight of zinc. The carbon dioxide content of the starting gases could be increased by 0.4%, ie to a relatively small extent.
If lead had been present in the charge, there would be no interaction between the lead vapor and the lead vapor and stannous sulphide vapor. The lead-sulfur vapor would tend to react with the tin following the reaction.
PbS (gas) + Sn (liquid) = Pb (gas) + SnS (gas) ----- (4) CLAIMS.
1. A method of smelting tin ores, in which the ores are smelted in a blast furnace or blast furnace along with zinc ores, or as combined tin-zinc ores, and the tin is recovered together with the zinc in the gas outlet or outlet of the furnace.