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n:'â"-:î.y. :je :3¯..¯ .; c ' :=5.-:';$:: à= I=1 :=="
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ne;.:e:1-:.s :31 af..:i:::e ..¯::"".. du cuivrs.
Les cathodes je suivre :::ter:.''':2 .. =r : .r?.^,.i.: sa . par suiTe des ^-l"3 t=,3r.^5, .^. ¯.:=t.: s'.:u'-'3'n.T pl'js, C>:!:.e 5::e :=¯:Lt-.'' !=?cte cue lE sc:e ;ve sz'ution sulfurique i.-.e'¯ü: e¯ \.., .Au lieu donc de faire subir 2 de telles c'lhc'ies, le raffinage classique :'s:' four en deux â ô:SA$.s savci"' :1e :r;ase oxydante pour éliier fer, :ck¯, : r ..::, sfr e¯ phase réductrice p'-:r enlever le surplu-- -:''xyr:e irTrduil par
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la phase précédente, il est logique de rechercher des précédés
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plus sissies de raffinage,. qui consisteraient par- exemple, à n'effectuer '.i2 2i^Q' fusion et une dêslfuration. pour'obtenir ainsi directement un nêtal convenant à la cculêe de cuivre's'affine - r:.a^'r:¯ Us Drocêdê de;a.utilise i:1!ls::.te:2.e-r:et:
- consiste 3 laver abondaient les cathodes. fac-on en '.î.ï:¯ Mieux .cessible la S.ß'¯iiï'Z2 sulfurique i:1C:'5e.. Les cathodes lavées . sent ensuite fendues . 'z:"I2 façon ccntinu.e dans un =cr verticale une ?oic-5ü?lé=alè L ¯ ¯="s a- .¯¯... , 2 - . i: : 3:." "rills.'e dans la .artie' scerleure d four, candis .;e dans la - :;:.a!1:i+-; inférieure de celui-ci, le cuivre liquide, suffisaient desulfu.rë,est C=üc t. a,:^.' façon conie, d'abord dans un four de v.^zw: ..r.e.:e- ?C régler la ez la teneur en o-gène, ensuite dans l'appareilla de coulée. >'d¯3J ce précède, :e;-t"::1:11: .....¯.. i.¯...:L''' ...::.:i>..-e -.::::..::.::. )-3.=- ;r..::céd: soit nccre riche # scfre peur cc:r.'enir . la cculêe e cuivre raffiné =arc:.and, par exe=ple t:us :;e :.:' r1: ies de soufre par :a:.,...... l'dtetic" de xire-bars.
Les raisons en. ê::e diverses-: ça-::.:-:e5 lifficiler.1 lavables, =ar.::""che irrê-ulière du 7 ;:1i2 du cuivre par le c-bustible, e-tc. -:::S-::: :l::.-:;s=3.:1t ,,:: ..:' .t..i' :=;:'$ .: ?!"ccé Cui vient d'être décrit, de ?::tîr .:-.::'t:..:e:"" ";..:.::10 :ri'Sy=Lâ.3i.,:s
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dessus ne permet pas.
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luivant la présente in'-'eja:i-cn, U procède de Wi- 'fihage ds-cuivre :.e......el.L<:::1....- d'obtenir, .;..:--r!'eS -CU.1.e-e, 3; partir d''un cuivre à 'haute teneur de soufre, ;'::1 cuiv"'e . teneur de scutre de 23 F.'..yi:
v^ï:15 cve3at ctaet 00:1 cuivre raffine marchand, est caractérisa en ce i copred la fusicn
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complète du cuivre, suivie d'un traitement de désulfuration com- prenant la mise en contact du cuivre fondu sous des conditions réductrices avec au moins un .métal choisi dans le groupe compre- nant les métaux alcalins et les métaux alcalino-terreux, cette désulfuration. étanT suivie d'un traitement de conditionnement et de la coulée du cuivre-..
Le procède de l'invention'confient d'ailleurs aussi, d'une manière générale, pour obtenir-après coulée, à partir d'un cuivre d'une -teneur déterminée de soufre, un cuivre de teneur de soufre plus basse. Le procédé de l'invention convient très bien si à partir d'un cuivre d'une teneur de soufre de 20 ppm par exemple, on veut obtenir un cuivre de teneur de' soufre plus basse, par exemple de 10 ppm.
Le traitement de désulfuration s'effectue en fait suivant les enseignements donnés dans le breve-c belge n 715.508 du demandeur, auquel on pourra se référer pour de plus amples détails.
Ce procédé de raffirage peut se réaliser en continu ou en discontinu.
Un traitement discontinu comprendra les phases es- sentielles suivantes réalisées dans un seul four, à savoir la fusion complet? du cuivre, éventuellement un ou plusieurs percha- ges, l'addition des réactifs alcalins et/ou alcalino-terreux de désulfuration, le conditionnement du cuivre et sa coulée.
Un traitement en continu comprendra la fusion du cuivre dans un premier four, le transfert du cuivre fondu en continu vers un four de désulfuration par réactifs alcalins et/ou alcalinc-terreux, cù se réalisent éventuellement aussi un ou plusieurs perchages, le transfert en continu du cuivre désulfuré vers un four de-conditionnement, et finalement coulée du cuivre.
Comme signalé dans le brevet belge n 715.508., les
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létaux alcalins ou alcalino-terreux pourront être ameutés au cuivre sous forme du métal, d'un -alliage ou d'un composé qui, lors de l'addition au cuivre fondu, s'y décompose en ;étal, tel qu'un carbonate, un carbure, un oxyde ou un cyanure.
Enfin, on pourra entretenir les conditions réductri- ces par l'addition d'un agent réducteur choisi dans le groupe comprenant le carbone, le silicium, des substances ,qui forment de l'hydrogène ou du CHsous les conditions de réaction.
Après la désulfuration, le conditionnement du cuivre consiste relier la température et le degré d'oxydation peur
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permettre une coulëe aisée. Ce degré est, par exem- ple, de l'ordre 'de 0,01. ':- de 02 pour la coulée des wire-bars. La réoxydation du cuivre depuis les basses teneurs de soins de 0,03%, atteintes à la dsulfuration, jusqu'aux environs de 0,45 de 02, par exemple pour la coulée de wire-bars, se fait facilement par contact suffisant 3 l'air- ou avec du cuivre plus oxyde.
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Cette rëoxydation éliJine .in nese te'a?s l'excès des métaux 31calins et/ou ,al=alin#-tr==-r :w, '?*To""'!Ît? ri#ns le' -:"i''r '?2r' In id;5:;#?SIJ-a#irn, c*' #e ji:-#i;;'à 1.*n t.or,#ui%s ';;'.ffi'*:r''': b*5-M I; 'r ;1P '3S 1#flu=n=;?= l.Ps ;-:::'1'S jr#Frié:4J >iii;#1-z-#is é:e:-:=-i:.l'!?1 du cuivre. Ainsi, ii;.;xeir en Ça est r<&f#1#= moi#s ¯=ie 20 ppn, par une =-4orJàatiJ; j.aszc,e vers 0,0'4's de 3-,.
3'autres détrails et particularités de l'invention ressortiront de la description suivante de deux exemples de réalisation de raffinage suivant l'invention.
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'jn çr.;riP=- er*zplP de raffinage suivant i'inv>nti=n, réalisé en discontinu-, est décrit ci-après.
La fusion et ensuite la désulfuration ont été réa-
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lisées dans le ,.e:ze four. Après ce raefin,:,:ce,-'¯e cuivre est déverse dans une poche pour être coulé en cake.
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Caractéri5icues ëu four Four à arc triphasé du type aciérie capacité:2,5 tonnes .Puissance: 1000 KVa Electrodes de 6 pouces de diamètre au nombre de
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Diantre intérieur -du fc:?: en",icn 1,5 = ¯ R>:ét-m-#t en briques de agnesie Pour le raffinage., le four est =In>=gé à là sai avec des cathodes de cuivre non lavées, à3RC " tenelar --Ce soufre au départ: 13J ?? &- Ces catho1es 5t <éC'=1-p"PS en ,morceaux pouvant passer par la porte ce cargeet 1u - ezur.
La charge totale est 1> 1,5 tonne de- cathodes avec 5 charbon de bois et 10 ?;g ie coke en grenailles, mzur main#=ni= 1- s conditions rëjuctrices i#=#nt , Is- fusion.
Te;3'i =3r; 'en J 5:1=) 2i: L'? i:e9 (E'::-';::3 r,,,:i':-2-'f:-:":: 1#:x, &fl ;= -::'>;,i:'::--3.¯:-':- #-7>= f#*= f#cifl T>#. =:= >;ir- a?è5 f5i ,-ompléth= 11? ppm Il Jr a une ce-naine d-a soufre par vaporisation, en cours de fusion, suite à La saible vitesse de celleci. Cette élimination -atteinT au sie 5-:- du soufre prient, ce qui est insuffisant. En cct=-, #;e tIe Ìb--L=>1 7n ne s'observe plus de tout après fusion, complète. Ceci est de à une
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raison bien connue: l'a=tivité àu soufre disses dents le cuivre liquide est beaucoup trop faible.
Après-fusion complète,.on réalise.un perchage par de petites perches en bois (3 perches), jusqu'au high set La durée du percnage, qui est.de lh 25 minutes, est relativement
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longue du fait de la faible profondeur du. bain lis crj, ne permettant pas un très bon brassage du bain durant le perçage. La teneur de soufre âpres ce percha-ge -est de 12G pi;m de 3.
:'s.tt5 °1"C :: cn-ajoits à la elle les réactifs suivants: t kg de calcium =a: en-sorceaux de 2 en environ, 25 kg de carbonate de so-ude, il, ka de chaux vive, 5 kg de charbon de - 10 .... de coke en grenailles. jan procède au mélange du
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bain et des réactifs par perchage durant 5 minutes.
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On précède ensuite à un C..ezp.2ti,i3F''.'¯' modère d'une durée de 1 h 5 minutes, pour p-ernettre la iS .Li :. 3vî^:1. La température du cuivre âpres =WS;I:$::'r3e.'..F.^. est de.1150 C. Ensuite, le décrassage du ain dure 15 sinutes.
3n CDule le cuivre -en pccha et ensuite so-usfcrse de cake, ce qui dure 15 sinutes. 3n atéend 5 minutes avant de couler le cake pç.!.!-;? --v¯ç¯:'¯;:-¯:J.!l-"i-e.;:?;f3-tlire èe -juiéP de ?i?,J? - 1120 C. Le set - cake est 'jn peu bas ais convient.
Les ,rt^. 9 r^ W"c sur fil tréfile, recuit l partir ïT?'S C'>c. îo-î-.S rsa i's.: /' :"k.'âx3ii.= 's.îr 1e carctt-s prélevées durant 1 cou14-, donnent: -..--. L t ccaD4-: !1,2: I.A,.5. i#collée : 1Il,1±Z ..3- - :.- :;.....: 2: :: : , :,.: ::. : ...!,...:... :,.
:.. -:-:,::",..""::-,... :.;;-:±.::; ==n-;1,>;#t j;:.:: ¯.,.i.::. ;::=::;r la ::.c.::1fe-e cuivre raffiné ;:==::Ei:1".
Le calcium ° ,-y' "x 3r t'...-î.'"¯ss ' par oxydation #-' durant décrassage ut coulée. Une analyse dvn:;, ::;ne teneur de 'Ca1.cilr.: de L"t'}$--4e 2=- p;;:l la coulée. , t i-?:r;e!r r5id"J11e ,^-, i t3 pas v :.i x ?x':? Ce sur la .v't': : t'.' qualités c>;1-J=-.abre#.;.
Le F'r' y^.a, ': donc + .- :,,";:1"' -avec S .a".r'"'..F¯'S a...r3.tL;;>''.'"i' i ..é's: ...¯ '<,.t.\,J'..."" ,-.....n--.....- .¯'J¯C ;.=,......"-c¯ ..Lb,,"e;.des conditions -au départ: dësarrage avec !:1r- froid faible profondeur :du bain influençant surtout défavorablement le ¯ temps de raffinage et la C±ST"':C"--?t.îa,-.i2 de charbon de bois.
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Cê.:",ctél"istiques de marche remps requis:
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<tb>
<tb> Chargement <SEP> et <SEP> fusion <SEP> de <SEP> 1,5 <SEP> tonne <SEP> de
<tb> cathodes. <SEP> 3 <SEP> h <SEP> 10 <SEP> minutes
<tb> Perchage <SEP> 1 <SEP> h <SEP> 25 <SEP> minutes
<tb> Addition <SEP> des <SEP> réactifs, <SEP> perchage
<tb> (5 <SEP> min). <SEP> et <SEP> chauffage <SEP> 1 <SEP> h <SEP> 05 <SEP> minutes
<tb> Décrassage <SEP> du <SEP> bain <SEP> 0 <SEP> h <SEP> 15 <SEP> minutes
<tb> Coulée <SEP> du <SEP> cuivre <SEP> 0 <SEP> h <SEP> 15 <SEP> minutes
<tb> Total: <SEP> 6 <SEP> h <SEP> 10 <SEP> minutes
<tb>
Température du cuivre:
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<tb>
<tb> Apres <SEP> fusion <SEP> complète <SEP> 1160 C
<tb> Après <SEP> désulfuration <SEP> 11800C
<tb> Analyse <SEP> du <SEP> cuivre <SEP> en <SEP> S <SEP> :
<tb> Cathodes <SEP> chargées <SEP> 190 <SEP> ppm
<tb> Apres <SEP> fusion <SEP> complète <SEP> 110 <SEP> ppm
<tb> Après <SEP> perchage <SEP> 120 <SEP> ppm
<tb> Après <SEP> désulfuration <SEP> et <SEP> à <SEP> la <SEP> coulée <SEP> 20 <SEP> ppm
<tb>
Conductivité du cuivre obtenu (sur fil recuit)
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;!'1-H-+ "--"1...-1" 1'31 20 I.A.C.St i-cl6 1*1> I.A.C.S. fin collée 1± ,?.J .-:.é...".''.
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-=-'S':-..:0;::=r..ticn -:'2s réactifs: àlc17=m fal : 4 kg ou 2,7 Kôlt de cathodes chargées Carbonate de i4a :25 bzz ou .ei,7kQ- de cathodes chargées Chaux- 1-1-11- ou 6,7 kelt de cathodes chargées charbon de bois bzz kg ou 6,7 kent de cathodes chargées Coke en grenail- les :20 ?g ou 13, kg t de cathodes chargéeé
Un raffinage tel que conduit ci-dessus en disconti- nu, peut également être mené en continu.
On peut dans ce cas adopter le schéma suivant qui-
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4-tud-eLi: fusicn continue dans un premier fur, désulfuration dans -Uri deuxième four, conGitionneent dans un troisième four, et coulée.
Le -Dre-nier four* est bien connu en aetallurgie du cuivre: il peut s'agir. d'un fcur ou dtn f0r vertical par* xuple2 dont la marche est bien -connue aussi. Le trois iêrie four pour le cniùdiâio;nement est bien conn-: é5:ent: sert au dernier réglage de température et du degré d'oxydation du -'cuivre, juste avant la coules. C'est souvent un petit four à
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isouction r g#-étlq:e =t sa 3.r-h'& oest cormue aussi,Pour 1rntrr que le nouveau &r=cé-i4 de raffinage -'suivant l'Lrr'Jen1:i.::¯?a'p-?i-=!e éa:e;:;±!1t en continu, en décrit ci#après, à titre de deuxième exempie, 'le bon--f.J;=rizn em=r:
I d'un four de dêsulfuration alimente en continu par du cuivre liquide à haute teneur de- soufra.
On a, pour ce faire, utilise une installaticrt comprenant un f6ur- de fusion e y?e clas#îq.Je, X =.e;<&;ei:,;#,t an magnésie et contenant pour l'essai 252 tonnes de cuivre leiquide '-au-le teneur de soufre, à savoir 50 ppm, obtenu par fu- sion de cathodes de cuivre non lavées. Ce four alimente en continu,à raison de 35 tonnes de cuivre par heure environ, un four de désuifuration qui est un four rotatif à axe vertical. Du
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four de dsulfuration, le cuivre est coulé en continu égaie:7ent dans des poches de 5 tonnes. Ces poches sont ensuite déversées
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dans des soûles pour coulée en cake, après âjusent la te=- pérature de coulée. On coule également quelques Mire-jars pour l'examen du set.
Description du four de désulfura;ion en continu - Four rotatif tournant autour de son axe horizontal - Chauffage au charbon pulvérisé - Brûleur à une extrémité, manche à fumée à l'autre extrémité
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Alinentatic. en. cuivre par chenal passant sous le manche à funee Cc.ul4e latérale du cuivre, réglée: par rotation du four ..^.3::i du four 55 tordes 'de--cuivre liquide ---------=r..gu-e\1:"" -it'5riur's:--sviroi 7 2 z ia.=.è::e i:;"tr.:.e : ^r'?.:.":...2 2¯ 2: ;: .# Revêt-sr.et f3cire e 'briques de n r s 1- e Au démarrage, ^â a vu que l'e :z de fusion, est resipli d's' 25' tenues 'de cuivre 2 " ¯ --= - 'haute t&n'=ur de so'nfr., 3. ::a"J'::'" s: ¯,;.'.'--=:';.'2::.^-.v de la f::si.:JJ1 :i. r..¯....5 ;:r.^ laY'ees.
:"=..::: e:: r'i::cç,..:et ::!'l.:i=-'G:1 ;'0::5. : cue-vre 5e'vi::--a :':eai0 cie cu =r és:::, -5TI 35 i-'S .'.. jE' C:1ilr par .'tG1.r't''' .âriisJ::.. :"'1 température '-in cuivre 5rd -- de fusion est =e ::2-::C et le se r--a-net N'? .a V..
:\ .f;=-i:;e, ':O':l -::E: ::;:S..;::=-.:::):: est r"e;:;:::. de tc:s .rv :i;ije vend: , ;ee es, ..:;.-: = =.i ::slfrd-::i'::1 :'.. :.:is':-'::;:1::;1'. ;.a.:..l ctr-cde -:fans le premier exemple. Le h-ain est r ¯.,......vtti. de ::3::iv^i -..:: bois: -iC' en début De .r.':-:'û"i-e rcttif, -,ne vitesse ='a.C:' 3 3 tcunes p.:r he're environ, ¯...
=ee = i Ast ccl fJe3; ctie four rotatif, ^ß? ;i;S ?cc1!s 1e 5 tçes, ! i ¯3 ..,. E vitesse de Lv,ic.:-w' de l'ordre d-e' 35 i&nn.es a.r heure. Un M-7mt-- tan:ps, du calcium n.W'.L.li en ::lrce3;'X. de. 2 s'environ, et du '::;rar':>:1 de bcis bzz rêguliër&set jlzs : la pelle au fcur tatif de f$ulr3tin.
):1 a:::-ute ..3iiS': ...-t-.a:.. :;:. }"5 -":e 'Hl:... -e 454 kg C3iE:;F..^. a3i durait ar'.".c3C:3. Zn chauffe :;...;.::r.".cr: g ::Ju::
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rotatif durant l'opération pour conserver une température moyenne
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du cuivre de l'ordre de 113J-114JoC. Je ten?s en temps, on effectue 9'- de 5 ...u..iiiW..r.1 J4 .arrêter la coulée. ncur ..Y
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coulée du cuivre désulfuré, on utilise 3 poches de 5 tonnes de
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--a -n ne pas Mterrcspre la coulée entre deux poches.
Les poches remplies de cuivre .sont vidées -ans des coules'à cake dès que la température du cuivre atteint environ- n coule -des cakes -de 2,5 tonnes. - ....'1: 4gal.eat quelques #;ire-'a-s pour eôé3Xen ::;:: 5"::::- Le set des cakes est- un peu L est des 'âÀT"-jàÇÇ.#5% bÀen plat et In peu -ce qui est-3 peUl-- être à e légère surchauffe du cui.-re. :Î3Çenà3nt, il -y # U3s de-defa-urs Z'je"H#, tels que cri.;ues et pcrcsites. là tenr ce scufre du cuivre c: vrie entre 1-J 1:DÈ ab"éC Une IICJ.en=" .i=¯ =jnm* pp ae =cyenne de. .. '- "' < fil tr.firecuit, a partir de <±5ZteS prele'e-B cculëe, varie #.c L">ù,E J et fil,±11 1.,*. µ.S, , avec une movenne 2e 2fii,1-ù. loe z.ino.== resHuelle en ----a du cuivre cicià est inférieure à p .iI . su 'à q:':3::'it; j cu-.-re.
Le cuivra ccule con<tiI%2é à:=X;Z ]:fit-àùi"1 t ::2;:1:: -::r3 ,:::,o:!!1E .;ëli. t.. l,'±yÉTà-ÎÀ±'X ne .gr±#à Îlilf 1 ià'v'>bÉE'ù ..=.1 ,=--=. # vide <-I=S ;µù-eL.=;t le four .ie Z,=<=i#Îà=&t7#jn¯ A ,¯=#..,¯>- - ;;=. e pn observe ur.e =e>,=±t=< n=:e al=ent, TÎO, ".puis µy.X, ÎÀX %"À13À ---ter ËmgolÉotl:ét, !=:::'e s:!:.:a:ic:;, :.:ne ce::i:1e ?c:iticn c=nti:.:e 3in ]?,=# .le 1.Iàα'-? ;'.1 c..":-:::::";'5:.i::e ;::,"v"t 3.; .::...3.:.:f':-::;k.
(Ch2Z'b;'n É i.E; à=; F). ! = :f .zeLi, -'2;:; r##e#=s si.fr.< i;: ;: i ..I"e {iésul- 11tN"Ù M iTienr.ent .dns les lÉZiYe;? demandées, scit rps ô'i ns- Ôùl ï±ÎéÀ±tîIJ'S de ":<3 rch e Î.;=0é: ue É'CT=fiôicn: Ô ir C-5'ninutes, -z-i une VÎ c- s s e ie coule<? le h.É tonnes par heure 7..'-npe rature du cuivre: au four à réverbère Q''alinetâticn:
I120 '-113'C au four de éfsàl-fu 3tiPr= i' 3% lL14J tZ la coulée###-.... = " en%.àcn ÀÀàIÔ C
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Analyse du cuivre: au départ: dans four de fusion :50 ppm de S dans four de désulfuration: 10 ppm de S . en cours d'opération, à la sortie du ¯ four de désulfuration : varie entre
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'"" ]¯.--,,.--- ¯¯¯- ' 10 et 20 pphi de S doyenne de 13 ppm de S Résistivité du cuivre coulé: mesurée sur fil tréfile, recuit, à partir de carottes prélevées en'cours- de coulée: varie entre 100,80 et
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1-21,2Q% 1.A.±,S-> en moyenne 101,10% - Èanscnnstîo; de réactifs pour désulfuration:
Charbon de bois: 330 kg, soit 1,3 kg/tonne de cuivre ce sulfure
Calcium métal :
454 kg, soit 1,3 kg/tonne de cuivre de sulfure
L'invention n'est évidemment pas limitée aux détails donnes, car de nombreuses variantes sont possibles sans sortir du cadre du présent brevet.
REVENDICATIONS
1. Procédé de raffinage du cuivre permettant d'cbte- nir, après coulée, à partir d'un cuivre de teneur de soufre déter- minée, un cuivre à teneur de soufre plus basse, par exemple un cuivre d'une teneur de seufre de 20 ppm ou moins, convenant nctamment comme cuivre raffiné marchand, caractérisé en- ce qu'il comprend la fusion complète du cuivre, suivie d'un traitement de désulfuration comprenant la Dise en contact du cuivre fondu sous des conditions réductrices avec au -moins un !:létal choisi dans le groupe comprenant les métaux alcalins et les métaux alcalino- terreux, cette désulfuration étant suivie d'un traitement de con- ditionnement et de la coulée du'cuivre.