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Publication number: BE538989A
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Description


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 e .roO 0 fabrication'de ra.t"aüx àpdnt de fusio4 élevé, ,t, 1 1. 'duo pin% ' faxion élevé , nota nt, 8 anium, 'de zi3?001a:tum, de thorium, de titane, 
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 lA présente invention'est relative à. divers procédés 'de fabrication de Métaux à point de fusion élevé, notamment   d'uranium,   de zirconium, de thorium, de titane,   eto.   
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 t pour . z m6,taux l'état par. 



  Elle a,,pour bat d obnir ces métaux à l'état par. sans devoir recourir à des opérations de raffinage spéciales.      



   Un premier objet de l'invention est on procédé de fabrication de métaux   à   point de fusion élevé, notamment   d'ara-   

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 nium, dans   -on   décompose par électrolyse un oxyde du métal à.obtenir, cet oxyde se trouvant en solution dans au moins un fluorure. 



   Dans une forme de réalisation avantageuse de ce   procéder   l'oxyde susdit est mis en solution dans un fluorure double   du.métal   à obtenir et   d'un   métal alcalin ou alcalino- terreux. 



   Un autre objet de l'invention est un procédé 'de fa- brication de métaux à point: de fusion élevé, notaient d'ura- nium, dans lequel   on'réduit' par   un métal alcalin ou alcalino- terreux; par exemple par le lithium, au moins   unfluorure   dou- ble du métal à   obtenir,   éventuellement enrichi de fluorure simple. 



   Dans une forme de réalisation avantageuse de ce se- cond procédé, on   ajoute,audit   fluorure du soufre ou un corps analogue, tel que la combinaison   du. métal   réducteur avec ce corps soit exothermique et que la présence de cette combinaison dans le flux abaisse la température de première cristallisation du flux. 



   Un dernier objet de l'invention est un procédé de fabrication de métaux à point de fusion élevé, notamment de zirconium, de thorium, de ti,tane, d'uranium, dans lequel on réduit au moins un fluorure double du métal à obtenir, éven- tuellement enrichi de   fluorure simple,   par l'un au moins des métaux suivants: le magnésium,''les métaux alcalins, les métaux alcalino-terreux, ce métal étant choisi pour pouvoir former un alliage avec le métal à obtenir et étant 'utilisé en quantité suffisante par rapport au fluorure du métal à obtenir pour dé- composer ce fluorure et former l'alliage susdit, cet alliage étant ensuite traité, par exemple par distillation sous vide ou par voie chimique, pour séparer le métal à obtenir. 

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     ..Dans   une forme de réalisation avantageuse de ce der-      nier procédé, la réduction se fait à l'état liquide, la quan- tité de fluorure et celle de métal réducteur mises en oeuvre étant choisies pour que l'alliage ait une densité supérieure à celle de la charge et puisse être séparé par décantation.      



   D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description de   différentes   formes de réa- lisation des objets de l'invention, description donnée ci- après à titre d'exemple non limitatif. 



     On   peut préparer l'uranium ou éventuellement d'autres métaux à point de fusion élevé par un procédé d'électrolyse de sels fondus. On part d'un fluorure simple ou complexe de mé- taux alcalins ou alcalino-terreux. Par exemple pour l'uranium, on peut partir d'un fluorure double d'uranium et de potassium ou de zirconium et de potassium. On travaille de préférence à une température dépassant 1133 C. qui est le point de fusion de l'uranium, de manière à obtenir l'uranium à l'état liquide, ce qui permet une fabrication continue. On peut du reste par- tir d'un mélange de plusieurs fluorures simples ou doubles. 



   On ajoute au fluorure utilisé un oxyde du métal à obtenir, UO2 par exemple pour l'uranium. L'oxyde est obtenu d'autre part et est utilisé à l'état pur, en faible proportion, son poids étant de 0,5 à 10 % du poids de fluorure.   L'électro-   lyse se fait dans un récipient dans lequel sont prévues des électrodes de graphite. Par l'électrolyse, le ou les fluorures ne se décomposent pas, ils servent de support. L'oxyde par con- tre est   décomposé,   l'oxygène brûlant avec le graphite pour for- mer du 00 qui se dégage. Il n'est pas nécessaire de chauffer le récipient car il y a suffisaient de calories dégagées par la surtension et par la   ré.sistivité   du bain pour maintenir l'équilibre électrochimique. 

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     L'uranium,   plus lourd, se trouve au fond du récipient et peut être-soutiré à chaud sous atmosphère inerte, par exem- ple sous atmosphère d'argon. On chauffe le canal d'évacuation pour maintenir le métal à   l'état   liquide,. Ce chauffage   est-,   de préférence, un chauffage par résistance ou à haute ou moyen- ne   fréquence.        



     Le   métal liquide est recueilli dans des lingotières et est obtenu sans oxydation grâce à l'atmosphère   d'argon,.   



     -Le   même   procède   peut être appliqué à d'autres métaux. 



   Lorsque la température du bain est inférieure au point de fu-      sion du métal à obtenir, le procédé n'est plus continu, le mé- tal étant-obtenu alors directement sous forme de granules. 



   C'est ainsi   que.pour;  le thorium, dont. le point de fusion est très élevé, on part de fluorure double de thorium et de potas- '   sium, ou de zirconium et ,de potassium, mais le thorium obtenu , ' reste dans la masse. On vidé alors le four, on broie le contenu ' et on sépare le métal du flux 'par un' moyen, connu ,mécanique ou   autre. 



     De. même   .en'partant du   fluorure     double,   de zirconium et de   'potassium   ou du fluorure doubla de titane et de potassium      enrichi ou non de fluorure simple, on peut obtenir respective-   , ment   le zirconium et le titane. 



   Le fluorure double de   tantale,   et de potassium permet d'obtenir'le tantale pur. 



   Le fluorure double   d'aluminium   et de sodium peut Jouer le rôle de solvant pour l'obtention de tous les métaux qui vien- nent d'être cités, ainsi que pour le cérium. Le soluté est évi- demment, dans chaque cas, un oxyde du métal à obtenir, Dans certains cas on obtient un excellent rendement en acidifiant le bain, par exemple par un excès de fluorure d'uranium, ou en le déifiant, par exemple par un excès de fluorure de   potassium   

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   On-peut   encore obtenir l'uranium en réduisant un. de ses fluorures doubles, éventuellement enrichi de fluorure sim- , ple, par un métal-- alcalin ou   alcalino-terreux,   par exemple par le lithium. La charge peut être constituée par un mélange de 
KUF5 avec des fluorures simples (UF4, UF5 et UF6). 



   Outre le lithium nécessaire à la réaction, on peut encore ajouter un corps tel que le soufre, dont la combinaison avec le lithium est exothermique, la présence du sulfure de lithium dans le flux abaissant la température de première cris tallisation du flux, ce qui permet au métal à obtenir de bien décanter. 



     'Le  zirconium, le thorium, le titane et l'uranium peu-   . vent   être obtenus en'réduisant au moyen de,magnésium un fluoru- re double tel que le fluorure de zirconium et de potassium à   ],'état   liquide et éventuellement enrichi de fluorure simple, 
Pour abaisser la temperature de réaction et pour éviter ainsi que le métal soit chargé   d'oxyde,   on met   de,   préférence le fluo- rure en solution dans un mélange de chlorure de potassium et de chlorure de sodium, en proportion équimolaire   environ.     on,     .:

  .,,obtient   ainsi par   eemple   un alliage de magnésium et de zirco- nium, les proportions des constituants étant choisies pour que   ''la densité   de l'alliage soit supérieure à celle de la charge, ..de sorte que l'alliage va au fond et peut être séparé par dé- cantation.

   L'alliage est ensuite distille sous vide, ce qui   d'éliminer   le   magnésium-et   d'obtenir le métal cherché        '' comme     résida.   On peut partir   d'un   fluorure double enrichi ou non   d'un   fluorure simple ou d'un mélange de fluorures doubles dans leur état correspondant, c'est-à-dire à l'état gazeux ou 'liquide suivant les corps dont il s'agit et la température de réaction choisie, température qui se situe avantageusement entre 
9000 C et   15000   C. 

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   Si   -lion   désire diluer la charge, on peut au lieu de chlorure, de potassium et de sodium, se servir d'autres halogé-    nures.    



     ,La   rédaction ne doit pas nécessairement se faire au moyen de magnésium, mais peut également être obtenue par un ou plusieurs; métaux alcalins ou alcalino-terreux, le lithium par exemple, On peut du   rester se   servir d'un alliage de deux ou plusieurs de ces métaux; dans ce cas ces métaux doivent 'être volatils.' Pour l'obtention du titane par exemple, on se sert avantageusement   d'un   alliage de zinc et de magnésium. 



   Dans certains cas, au lieu de distiller sous vide        l'alliage   obtenu, on attaque celui-ci par voie chimique, par exemple par de   l'acide   chlorhydrique ou de l'acide nitrique dilués; le métal cherché est alors séparé par décantation. 



   Pour obtenir un métal Y, on part d'un   flu.orure   double X2YF6 auquel on ajoute par exemple   du   magnésium, 
On a alors X2YF6 + 2Mg = 2MgF2 + 2XF + Y. Le magné- sium est utilisé en excès, de manière qu'il forme un alliage avec le métal Y. 



   Il doit être entendu que l'invention n'est nullement limitée aux formes de réalisations décrites et que bien des modifications peuvent être apportées à ces dernières sans sor- tir du cadre du présent brevet. 



    REVENDICATIONS.   



   1. -Procédé de fabrication de.métaux à point de fusion élevé, notamment d'uranium, caractérisé-en ce qu'on décompose par électrolyse un oxyde du métal à obtenir, cet oxyde se trouvant eh solution dans au moins   un   fluorure.

Claims

2. Procédé selon la revendication précédente, caracté- risé en ce que l'oxyde susdit est mis en solution dans un <Desc/Clms Page number 7> fluorure double du métal à obtenir et d'un métal alcalin ou alcalino-terreux.

3. Procédé, selon l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rapport du poids d'oxyde à celui du fluorure est de 0,5 à 10 %.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, lorsque la température du bain est supérieure au point de fusion du métal à obtenir, on recueille celui-ci, de préférence de façon continue, par souti- rage à chaud sous atmosphère inerte, par.exemple sous atmosphè- re d'argon.

5. -Procédé selon la revendication précédente, caracté- risé en ce que le soutirage se fait par un canal d'évacuation chauffé pour y maintenir une ,température au moins égale au point de fusion du métal.

6. Procédé selon)l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce'que le bain est acidifiée 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 , , caractérisé en ce que le bain est basifié, 8. Procédé de fabrication de métaux à point de fusion élevé,'notamment d'uranium, caractérisé ,en ce que l'on réduit par un métal alcalin ou alcalino-terreux, par exemple par le lithium, au moins un fluorure double du métal à obtenir, éven- tuellement enrichi de fluorure simple* Procédé selon la revendication précédente, caracté- risé en ce que l'on ajoute audit fluorure du soufre ou un corps analogue,

tel que la combinaison du métal réducteur avec ce corps soit exothermique et que la présence de cette combinaison dans le flux abaisse la température de première cristallisa- tion du flux.

10. Procédé de fabrication de métaux à point de fusion <Desc/Clms Page number 8> élevé, notamment de zirconium, de thorium, de titane, d'ura- nium, caractérisé en ce que l'on réduit au moins an flaorare double du métal à obtenir. éventuellement enrichi de fluorure simple, par l'un aa moins des métaux suivants: le magnésium, les métaux alcalins, les métaux alcalino-terreux, ce mtal étant choisi pour pouvoir former un alliage avec le métal à obtenir et étant utilisé en quantité suffisante par rapport au fluorure du métal à obtenir pour décomposer ce fluorure et former l'al- liage susdit, cet alliage étant ensuite traité, par exemple par distillation sous vide ou par voie chimique, pour séparer le. métal à obtenir.

11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'on dilue le fluorure susdit par au moins un sel qui n'est pas décomposé par'le métal rédacteur-utilisé, par exemple par an halogénure d'un métal alcalin. EMI8.1

12. Procédé selon1l'une ,p"1',aatre des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que, dans le cas oà l'on utilise- plusieurs métaux réducteurs sous forme d'alliage, ces métaux sont volatils.

13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que la réduction se fait à l'état liquide, la quantité de fluorure et celle de métal réducteur mises en oeuvre étant choisies pour que l'alliage ait une den- sité supérieure à celle de la charge et puisse être séparé par décantation.

14. Procédés de fabrication de métaux à point de fusion .élevé, tels que décrits ci-dessus.