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Perfectionnements à la vaporisation de métaux et à la production de ! poudre métallique à partir de ' ces métaux,
La présente invention se rapporte à un procède pour la vaporisation de métaux qui peut s'appliquer à la purification du zinc ou du cadmium, la production de poudre de zinc ou la production d'oxyde de zinc, et qui présente de nombreux avantages par rapport aux procédés connus.
Dans les procès classiques de vaporisation, par exemple de vaporisation de zinc métallique, par ébullition en cornue ou sur plateau, de la chaleur doit être fournie au zinc au travers de l'épaisseur du matériau dont la cornue ou le plateau est constitué.
Outre le coût de ces plateaux ou de ces cornues) ceux-ci présentent d'autres inconvénients tels que leur sensibilité aux chocs thermi- ques, la réduction de la conductivité et leur encrassement intérieur par des Matières résiduelles.
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Un but de la présente invention est de procurer un nou- veau procédé de production de vapeur de zine qui soit simple dans ?8 principes, donne un très bon rendement et qui puisse être exécuta au moyen d'appareils qui sont à la fois simples et robustes.
Suivant un procède de vaporisation de métaux de l'inven- tion, on amène le métal au sommet d'une colonne garnie et on chauffe directement le métal au moyen d'énergie électrique via des électro- des situées par exemple au sommet et à la base de la colonne. Le métal se dégage par vaporisation et les métaux moins volatils ont tendance à découler au travers de la colonne et à se concentrer au bas de celle-ci.
Un autre but de la présente intention est de produire une poudre métallique convenant comme pigment ou pour d'autres uti- lisations grâce à un procédé qui permet un contrôle complet de la gamme de dimensions des particules de poudre obtenues. De cette ma- nière, on peut préparer une poudre calibrée "sur mesure" avec une gamme de dimensions particulaires convenant pour n'importe quelle utilisation.
L'invention concerne en outre un procédé de fabrica- tion de poudre nétallique dans lequel on amène la vapeur métallique à un système de condensation dans un gaz inerte, et on fait recircu- ler le gaz inerte provenant du système de condensation pour refroi- dir brusquement la vapeur métallique.
Le rapport du volume de gaz reairculé au volume de va- peur métallique pénétrant dans le système de condensation est avanta- geusement réglé pour déterminer les dimensions de la poudre obtenue.
L'invention sert décrite plus en détail ci-dessous en ré- férence aux dessins annexés dans lesquels t
Fig. 1 est une coupe verticale d'un appareil destiné à réaliser la vaporisation; Fig. 2 est une coupe verticale suivant la lime 11-11 de Fig. 1;
Fig. 3 est une vue en plan;
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Fig, 4 est une coupe suivant la ligne IV-IV de Fig, 2; Fig. 5 est une coupe suivant la lime V-V de Fig,l;
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Fig. 6 est une coupe horlzontalt suivant la ligne VI-VI de Fige 2;
Fig. 7 est une vue en plan schématique d'un appareil complet pour mettre en oeuvre l'invention; et,
Fig. 8 est une vue en élévation de coté de l'appareil de
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la Ftg, 7.
L'appareil dans lequel la vaporisation est effectuée est constitua essent1êlleMsnt par une cuve en maçonner!. ,4rr.ata'. très isolée 1 qui peut $tre carrée ou oiroulairè en section trand. versale comportant une couche isolante intermédiaire en mica 2,
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quatre ouvertures d'entrée écartées symétriquement 3 pour le jsinô métallique liquide et un orifice de sortie 4.
Cette cuve est garnie de coke calibré ou d'un matériau analogue à base de carbone pour former une colonne, et comporte des électrode en carbone 5$ 6 respectivement placées au sorbet et à la base pour l'amenée d'énergie électrique (cette énergie étant du courant alternatif ou continu), L'électrode inférieure 6 comporte un plateau en carbone pour re- cueillir les métaux moins volatile., une ouverture 7 est prévue pour les métaux moins volatils provenant du plateau, et des trous de nettoyage 8 et 9 sont également prévus.
Du zinc fondu est versé au sommet de la colonne et se dé- gage par vaporisation lorsqu'il s'écoule dans la colonne.
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L'énergie fournie peut étire réglée'au moyen d'un régula- teur de tension. Initialement c'est le coke qui détermine les carac-
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téristiques de résistance électrique de la colonne, mais ces carac- téristiques sont modifiées considérablement lorsque le zinc fondu s'écoule dans la colonne. De la chaleur est engendrée en quantités considérables dans les pellicules ou routtelettes de zinc à la surfa-
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ce du coke et est utilisée, erâce à ce fait, avec un rendement élevé étant donné qu'il n'y a pas de barrières thermiques à traverser, Ain- si, la chaleur est engendrée réellement là où elle doit Otre utili-
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sée pour l'évaporation du zinc.
Le zinc fondu doit être soigneuse- ment réparti sur la surface transversale du sonnet de la colonne afin de permettre une évaporation efficace à l'intérieur de la colonne,
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Le procédé de l'invention peut s'utiliser dans la pur3. fication de zinc impur par distillation et condensation fractionna et convient particulièrement bien pour la purification du zinc prou duit, par exemple, par un haut fourneau à zinc. Le procédé peut éga-
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lèsent Strie utilisé pour la production de poudre de zinc par rotroi. dissement rapide de la Vapeur de zinc# Bu outre, il peut <tr$ ut111 pour la récupération de zinc métallique à partir de rdeidua 4# zinc (par exemple de métal dur" provenant de bains de galvanisation) par le procédé décrit ci-dessous.
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Le "métal dur" est un alliage zinc/fer récupéré* au fond des bains de galvanisation. Si ce métal est réduit en poudre et mélange à de l'argile, il peut être façonné en briquettes qui peuvent alors garnir une colonne telle que celle décrite ci-dessus en même temps que du coke calibré, et le zinc se dégage par distil.. lation par l'application d'éncreie électrique comme décrit plus haut.
Les briquettes peuvent Être retirées du fond du four à l'état pratiquement exenpt de zinc, et les briquettes débarrassées du zinc peuvent être séparées du coite qui peut alors être remis en
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circulation au so:n t du four et mélangé à de nouvelles briquettes De cette manière, on peut réaliser une récupération efficace du zinc métallique.
De la vapeur de zinc est produite à partir de zinc fondu dans un pot la au moyen d'une chaudière 1 telle que celle décrite
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et représentée sur les Figs. 1 à 6 incluse et passe alors dans un récipient condenseur principal 12 par à une entrée de vapeur de zinc 13. Quatre becs de gaz 13a sont placés de manière à oe qui il y en ait deux de chaque côté de cette entrée, et ces becs sont alimentés en gaz recirculé provenant de l'extrémité de sortie du procédé, ce gaz étant de l'azote pratiqueront pur ou un autre ga
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inerte. Ces \Jean sont dirigés de manibre t usiner le Raz froid à
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frapper le nuage de vapeur de zinc pénétrant dans le récipient de condensation en 13.
De cette manière, la vapeur de zinc est refroi- die brusquement d'une température de plus de 900 C à une température d'environ 300 C et la poudre de zinc formée par la condensation de cette vapeur est diluée instantanément par le gaz recirculé. D'autres entrées de gaz recirculé sont ménagées à l'extrémité de la section de condensation principale en 14 et également dans la section de refroidissement et de classification en 15.
Apres passage dans la section de condensation principale où la plus grande partie de la poudre de zinc formée se dépose, les gaz et une certaine quantité de poudre de zinc entraînée passent à une série de récipients de refroidissement et de classification 16, 17 et 18 qui sont des réservoirs à chicana de section rectan- gulaire. Là les gaz sont encore refroidis jusqu'à une température d'environ 150 C et une partie de la poudre la plus fine se dépose.
Ensuite, les gaz passent dans un cyclone 19 où une autre quantité de poudre fine est étirée et finalement dans un filtre à sacs 20 où la poudre la plus fine est filtrée du courant de gaz, A ce moment, le gaz a été refroidi jusqu'à 80 C ou moins.
Ce gaz de sortie épuré qui est de l'azote pratiquement pur ou un autre gaz inerte est alors ramené aux becs décrits ci- dessus au noyen de la soufflerie ou du ventilateur 21.
La Demanderesse a découvert que les dimensions des parties les de poudre de zinc produites par ce procédé peuvent être direo- tement contrôla en en réglant le report des volumes de gaz de dilu- tion et de vapeur de sine pénétrant dans le condensateur principal 12,
et dès lors en modifiant le volume du gaz reciroulé pénétrant par les ouatre becs en 13a le calibrage de la coudre de zinc obte- vue peut être réglé pour obtenir toute gamne désirée de dimensions particulaires. Le gaz recirculé qui pénètre à l'extrémité de la section de condensation principale en 14 et celui qui est amené à la section de classification en 15 a deux buts, à savoir retroi- dir encore le gaz et maintenir la poudre plus fine en suspension @
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de manière qu'elle soit séparée efficacement dans la section de classification.
Les catégories très fines de poudre sont retirées du système au moyen du cyclone 19 et du filtre à sacs 20, le gaz de sortie épuré étant alors rocirculé au moyen du ventilateur ou de la soufflerie 21. L'ensemble du système fonctionne à une pres- sion légèrement supérieure à la pression atmosphérique et de cette manière, le système dans sa totalité est protégé de l'entrée d'air extérieur et le procède est conduit dans une atmosphère d'azote ou d'un autre gaz inerte.
Plus la dilution de la vapeur do zinc au moyen du gaz recirculé est importante, plus petites seront les dimensions des particules de poudre qui peuvent être produites. Le procédé peut ainsi être adapté de manière à fournir une poudre de zinc dans ,n'importe quelle gamine de dimensions désirées et ainsi une poudre calibrée "sur mesure" pour n'importe quelle utilisation, comme pig- ment par exemple, peut être préparée.
POur certaines utilisations (en particulier lorsqu'on désire obtenir des poudres destinées à être utilisées comme pigments) des dimensions particulaires ne dépassant pas 10 microns sont né- cessaires. Bien que le procédé de la présente invention avec une dilution élevée puisse fournir jusqu'à 90% de matériau ayant des dimensions particulaires inférieures à 10 userons, il y a cependant une certaine quantité de matière dans la gamme 10 - 15 microns.
Cette partie peut être séparée en fractions -10 microns et +10 'microns par l'emploi d'un crible d'un type connu, par exemple un crible "Alpine".
Le procédé peut être appliqué à d'autres métaux, par exem- ple le cadmium ou un mélange de métaux.
De nombreuses autres modifications peuvent apportées au procédé décrit et rentrent dans le cadre de l'invention.