Procédé de fabrication d'oxyde de zinc. L'invention a pour objet un procédé de fabrication d'oxyde de zinc.
Jusqu'à présent l'oxyde de zinc était produit soit par le procédé américain (Wethe- rill) sait par le procédé français. Selon le premier on soumet une certaine quantité de minerais de zinc mélangée à un agent réduc teur et étendue sur la sole d'un four, à l'action de la flamme provenant d'une tuyère et amenée à une température suffisante pour réduire les composés de zinc et volatiliser le métal réduit sans amener la masse dans un état oit elle deviendrait impénétrable au jet provenant de la tuyère. Les vapeurs de zinc sont brûlées et forment de l'oxyde de zinc que l'on recueille.
Dans le procédé français le zinc métalli que est fondu et volatilisé dans des récipients ou cornues en évitant l'oxydation. La vapeur de zinc métallique obtenue s'écoule de l'em bouchure de la cornue à une faible vitesse et brûle en présence d'un excès "d'air avec une petite flamme, formant ainsi l'oxyde de zinc qui est ensuite recueilli. L'oxyde de zinc obtenu par l'un ou l'autre de ces deux procédés constitue une poudre impalpable; les dimensions des particules de l'oxyde de zinc obtenu par le procédé amériçain sont plus grandes que celles des particules de l'oxyde de zinc obtenues par le procédé fran çais. L'oxyde de zinc américain est générale ment employé dans l'industrie du caoutchouc comme agent de renforcement de ce dernier.
Selon la présente invention, de la vapeur de zinc métallique passe dans un milieu oxy dant, et on refroidit ensuite les produits de l'oxydation si rapidement que l'oxyde de zinc obtenu est constitué de particules dont le diamètre moyen ne dépasse pas 0,25 mi crons et possède la capacité, lorsqu'on l'em ploie pour le traitement du caoutchouc, de donner à ce dernier vine résistance à l'usure abrasive qui est supérieure à celle obtenue lorsqu'on traîte le caoutchouc avec de l'oxyde de zinc dont les particules ont un diamètre plus grand que 0,25 microns.
On peut aussi surchauffer la vapeur de zinc métallique avant de la chasser dans le milieu oxydant, de préférence au moyen de l'énergie électrique et à une tempérâture. au- dessus de 2000 C, afin d'obtenir un oxyde de zinc dont les particules ont un diamètre encore plus petits; pourvu que le refroidisse ment de l'oxyde de zinc se fasse aussi très rapidement.
La vapeur de zinc, chassée dans le milieu oxydant qui est de préférence l'air, s'y oxyde en brûlant avec une flamme bleuâtre et crépitante.
Le refroidissement peut être produit, par exemple, par un courant d'air qui passe prés de la flamme. On peut avantageusement employer le même courant d'air simultané ment pour l'oxydation des vapeurs de zinc et pour le refroidissement des produits d'oxy dation obtenus.
L'oxyde de zinc est employé depuis long temps en grande quantité dans l'industrie du caoutchouc comme agent de renforcement. Sort emploi dans ce but permet de produire un caoutchouc composé très satisfaisant au point de vue de la résistance à l'usure abra sive. Ce caoutchouc qui contient de l'oxyde de zinc est spécialement employé dans les surfaces de roulement des bandages pneuma tiques ou dans les corps de bandages pleins.
Le pouvoir de renforcement du caout chouc qui contient de l'oxyde de zinc dépend du diamètre des particules de cet oxyde et on a même trouvé qu'il est directement pro portionnel à la petitesse des particules de l'oxyde; il est donc évident qu'il est très avantageux de produire titi oxyde très fine ment divisé.
Ainsi l'oxyde de zinc fabriqué selon l'invention dont les particules ont un diamètre moyen qui ne dépasse pas 0,25 microns donne, grâce à la petitesse de ses particules, au caoutchouc une très grande résistance à l'usure abrasive, qui est supé rieure à celle des meilleures qualités d'oxyde de zinc fabriquées jusqu'ici et spécialement art moins de 20 à 100 /o supérieure à celle de l'oxyde de zinc spécial (marque "Grade Horsehead Brand") de la New Jersey Zinc Co dont les particules ont un diamètre moyen d'environ 0,5 microns.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, schématiquement, une forme d'exé- cution d'une installation pour la mise en ceuvre du procédé faisant l'objet de la pré sente invention.
L'appareil représenté au dessin se com pose d'riri creuset en graphite 10, fermé à sa partie supérieure par un couvercle 12 à double-paroi garni intérieurement de matière 14 mauvaise conductrice de la chaleur. La paroi inférieure 13 de ce couvercle est arquée. Le couvercle 12-13 est fixé à la partie supérieure du creuset 10 de manière à pou voir supporter la pression qui- existe à l'inté rieur da creuset lorsque l'appareil fonctionne en conditions normales.
Une conduite de décharge 15 est montée au centre du couvercle 12-13. Le couvercle 12-13 et la garniture 14 sont en matières. isolantes, tandis que la conduite 15 est en matière conductrice et constitue une électrode.
Un tube d'alimentation 16 traverse égale ment le couvercle 12-13. Ce tube 16 est en une matière conductrice et forme l'élec trode opposée à la conduite 15.
La conduite 15 et le tube 16 sont con nectés à une source d'énergie électrique 17. Le courant électrique peut être réglé par un rhéostat 18. La conduite 15 et le tube 16 fonctionnent ainsi comme électrodes de pôle opposé.
Le creuset 10 est monté dans un four en brique 19 qui comporte une grille 21. Un récipient ou creuset 20 est également disposé à l'intérieur du four 17.
Un tuyau ou cheminée est disposé au dessus du sommet du creuset 10 et comporte une partie évasée 23, dont le bord inférieur se trouve à une distance d'environ 30 cm au-dessus de l'orifice de décharge de la con duite 15. En outre, titi ventilateur 24 est disposé dans la cheminée 22.
Le fonctionnement de cette installation est le suivant: On introduit du zinc à l'état liquide par le tube 16 dans le creuset 10, qui est par exemple en graphite Dixon n 125, en une quantité telle, que le tube 16 plonge dans le zinc fondu. La chaleur nécessaire pour faire bouillir le zinc liquidé 11 qui se trouve à l'intérieur du creuset 10 est fournie par la combustion de houille ou de charbon sur la grille; la température des gaz chauds, provenant de cette combustion et entourant le creuset, est d'environ 12000 C.
L'espace existant entre la surface du zinc et le fond arqué 13 du couvercle 12 se rem plit alors de vapeur de zinc, vapeur qui peut être surchauffée par le passage d'un courant électrique entre l'électrode 15 et la surface du zinc fondu, soit par un courant continu, soit par un courant alternatif. Un courant d'environ 800 ampères peut être maintenu dans l'appareil au moyen d'un courant alter natif dont le potentiel entre les électrodes 15 et 16 est d'environ 20 volts.
La vapeur de zinc. qui se trouve sous pression dans le creuset monte par la con duite 15 qui est constituée par exemple par un tube de graphite de 10 cm de diamètre et de 75 cm de longueur et dont l'orifice a un diamètre de 3,5 cm. Elle quitte cette conduite avec une vitesse relativement grande dans le milieu oxydant, qui est un courant d'air, et y brûle avec une flamme allongée.
L'oxyde de zinc qui se forme est rapidement refroidi par le courant d'air qui se produit lorsque l'air est aspiré par le ventilateur 24 à travers la cheminé 22; le ventilateur aspire par exemple 8'/_ in' d'air par minute; sous ces conditions la température des gaz chargés d'oxyde de zinc à une distance de 4,5 in au-dessus de l'orifice de la conduite 15,est d'environ 450 C.
Pour rendre le procédé continu on fond le zinc dans le creuset 20 qui est chauffé dans le four 19 et on le verse à l'état liquide dans le creuset 10 par le tube<B>16.</B>
De cette façon, environ 22'/s kg de zinc peuvent par exemple être distillés et oxydés par heure.
L'oxyde de zinc, produit d'après le pro cédé décrit ci-dessus, est caractérisé par sa capacité, lorsqu'on l'emploie pour le traitement du caoutchouc, de donner à ce dernier une grande résistance à l'usure abrasive. Jusqu'ici l'oxyde de zinc que l'on employait pour le traitement du caoutchouc a été fabriqué d'après- les procédés français ou américains (Wetherill) mentionnés plus haut. D'après ce dernier la New Jersey Zinc Co produit un oxyde de zinc, connu sous la marque de "Grade Horsehead Brande, dont les particules ont un diamètre moyen d'environ 0,5 microns et qui donne, lui aussi, au caoutchouc une résistance à l'usure abrasive remarquable.
L'oxyde de zinc produit selon le procédé de l'invention représente un corps qui, mé langé au caoutchouc, lui donne une résistance à l'usure abrasive supérieure de 20-100 0/c. à celle qu'on obtient lorsqu'on ajoute au caoutchouc de l'oxyde de zinc connu sous la marque "Grade Horsehead Brand". Cette propriété remarquable provient de la petitesse des particules de cet oxyde dont le diamètre moyen ne dépasse pas 0,25 microns.