Four pour la séparation d'un métal des impuretés qu'il contient ou de métaux avec lesquels il est allié. L'auteur de la présente invention a ima giné antérieurement un traitement perfec tionné pour extraire l'aluminium de ses alliages avec des impuretés telles que le sili cium et le fer, impuretés dont certaines sont, en petites quantités, à l'état de dissolution solide.
Le procédé consiste en gros en ce que, désirant extraire un métal A contenant des impuretés ou allié à des métaux d'accompa gnement B, C par exemple, on traite l'alliage <I>ABC</I> par un métal ou alliage<I>D,</I> dit métal extracteur, qui s'allie en quantité relative ment importante au métal à extraire et pas ou peu aux impuretés ou aux métaux d'ac compagnement.
L'objet de la présente invention est un four dans lequel l'extraction du métal A par le métal D se fait d'une façon méthodique et qui peut fonctionner d'une manière continue.
Le four suivant l'invention est caracté risé par le fait qu'il comporte une zone d'extraction propre à recevoir le métal im pur ou l'alliage à traiter à l'état solide et concassé, des moyens étant prévus pour ame ner sur ce métal le métal extracteur à l'état fluide, une zone de décantation dans la quelle s'écoule de la zone d'extraction le métal à séparer allié au métal extracteur, une chambre de distillation dans laquelle s'écoule l'alliage de la zone de décantation et qui communique avec la zone d'extraction de façon à utiliser en circuit fermé le métal extracteur récupéré par distillation.
A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et représenté au dessin annexé deux formes d'exécution d'un tel four, particulièrement applicable à l'aluminium, ainsi que quelques détails et leurs variantes.
La fig. 1 est une coupe verticale schéma tique de la première forme d'exécution, com portant une chambre d'extraction par cou rant liquide.
La fig. 2 est une vue en plan du dessus
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d'un <SEP> des <SEP> plateaux <SEP> de <SEP> ruissellement <SEP> de <SEP> la <SEP> co lonne <SEP> de <SEP> distillation <SEP> du <SEP> four <SEP> de <SEP> la <SEP> fig. <SEP> L.
<tb> Les <SEP> fi-. <SEP> 3 <SEP> -i <SEP> 6 <SEP> sons <SEP> des <SEP> variantes <SEP> de <SEP> la
<tb> colonne <SEP> de <SEP> distillation.
<tb> La <SEP> fi-. <SEP> 7 <SEP> représente <SEP> une <SEP> variante <SEP> du <SEP> ré servoir <SEP> condensateur <SEP> du <SEP> métal <SEP> dissolvant <SEP> dis tillé.
<tb> La <SEP> fig. <SEP> 8 <SEP> représente <SEP> la <SEP> deuxième <SEP> forme
<tb> d'exécution <SEP> comportant <SEP> une <SEP> chambre <SEP> d'ex traction <SEP> par <SEP> un <SEP> courant <SEP> de <SEP> vapeur <SEP> de <SEP> mé tal.
<tb> La <SEP> fig.
<SEP> 9 <SEP> représente <SEP> un <SEP> dispositif <SEP> auxi liaire <SEP> d'extraction <SEP> par <SEP> courant <SEP> de <SEP> vapeur <SEP> qui
<tb> peut <SEP> compléter <SEP> le <SEP> four <SEP> de <SEP> la <SEP> fig. <SEP> 1.
<tb> Dans <SEP> la <SEP> fi-. <SEP> 1, <SEP> la <SEP> région <SEP> I <SEP> représente <SEP> la
<tb> zone <SEP> du <SEP> four <SEP> dans <SEP> laquelle <SEP> a <SEP> lieu <SEP> l'extraction
<tb> du <SEP> métal <SEP> A <SEP> par <SEP> le <SEP> métal <SEP> D.
<SEP> L'alliage <SEP> brut,
<tb> à <SEP> l'état <SEP> solide <SEP> et <SEP> concassé, <SEP> se <SEP> trouve <SEP> dans <SEP> les
<tb> godets <SEP> perforés <SEP> 1 <SEP> en <SEP> métal <SEP> ou <SEP> céramique, <SEP> dis posés <SEP> l'un <SEP> sur <SEP> l'autre <SEP> dans <SEP> un <SEP> système <SEP> élé vateur <SEP> d'un <SEP> type <SEP> connu <SEP> quelconque <SEP> constitué,
<tb> par <SEP> exemple. <SEP> par <SEP> des <SEP> chaînes <SEP> sans <SEP> fin <SEP> l'
<tb> actionnées <SEP> par <SEP> un <SEP> moteur <SEP> 1" <SEP> situé <SEP> en <SEP> dehors
<tb> du <SEP> four. <SEP> Les <SEP> godets <SEP> contenant <SEP> l'alliage <SEP> brut
<tb> entrent <SEP> par <SEP> la <SEP> porte <SEP> inférieure <SEP> ? <SEP> du <SEP> four <SEP> et
<tb> sont <SEP> placés <SEP> sur <SEP> le <SEP> système <SEP> élévateur.
<SEP> Ils <SEP> mon tent <SEP> avec <SEP> une <SEP> vitesse <SEP> déterminée <SEP> et <SEP> réglable.
<tb> Le <SEP> métal <SEP> D, <SEP> à <SEP> l'état <SEP> pur, <SEP> entre <SEP> dans <SEP> la <SEP> zone
<tb> I <SEP> par <SEP> les <SEP> orifices <SEP> de <SEP> distribution <SEP> <B>19'</B> <SEP> sous
<tb> forme <SEP> (le <SEP> pluie, <SEP> et <SEP> s'écoule, <SEP> à <SEP> travers <SEP> les
<tb> masses <SEP> concassées <SEP> remplissant <SEP> les <SEP> godets, <SEP> ,jus qu'au <SEP> réservoir <SEP> formant <SEP> la <SEP> zone <SEP> II. <SEP> En <SEP> che min, <SEP> il <SEP> dissout <SEP> le <SEP> métal <SEP> :
1 <SEP> de <SEP> l'alliage <SEP> brut,
<tb> sans <SEP> se <SEP> charger <SEP> sensiblement <SEP> des <SEP> antres <SEP> mé taux. <SEP> II <SEP> rencontre, <SEP> das <SEP> le <SEP> premier <SEP> godet, <SEP> un
<tb> alliage <SEP> déjà <SEP> presque <SEP> épuisé <SEP> en <SEP> métal <SEP> A;
<SEP> il
<tb> s'enrichit <SEP> en <SEP> métal <SEP> A <SEP> en <SEP> traversant <SEP> les <SEP> autres
<tb> godets, <SEP> et, <SEP> en <SEP> sortant <SEP> du <SEP> dernier. <SEP> il <SEP> contient
<tb> 1c! <SEP> pourcentage <SEP> voulu <SEP> du <SEP> métal <SEP> A. <SEP> Ce <SEP> pour centage <SEP> du <SEP> métal <SEP> à <SEP> extraire <SEP> i4 <SEP> dans <SEP> le <SEP> métal
<tb> extracteur <SEP> D <SEP> est <SEP> réglable <SEP> et <SEP> dépend <SEP> principa lement <SEP> de <SEP> la <SEP> température <SEP> qui <SEP> règne <SEP> dans <SEP> la
<tb> zone <SEP> du <SEP> dernier <SEP> godet <SEP> en <SEP> bas, <SEP> et <SEP> de <SEP> la <SEP> vi tesse <SEP> avec <SEP> laquelle <SEP> fonctionne <SEP> le <SEP> système
<tb> élévateur.
<SEP> La <SEP> quantité <SEP> de <SEP> métal <SEP> D <SEP> qui
<tb> s'écoule <SEP> en <SEP> 19' <SEP> est <SEP> réglée <SEP> par <SEP> son <SEP> évaporation
<tb> dans <SEP> les <SEP> zones <SEP> III <SEP> et <SEP> IV <SEP> du <SEP> four, <SEP> dont <SEP> il <SEP> va
<tb> que¯-tion.
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L'alliage <SEP> brut <SEP> résiduel, <SEP> ne <SEP> contenant
<tb> presque <SEP> plus <SEP> de <SEP> métal <SEP> A <SEP> et <SEP> contenant <SEP> un <SEP> peu
<tb> de <SEP> métal <SEP> D, <SEP> quitte <SEP> le <SEP> four <SEP> par <SEP> la <SEP> porte <SEP> supé-@
<tb> rieure <SEP> 3 <SEP> et <SEP> est <SEP> soumis <SEP> ultérieurement <SEP> à <SEP> un
<tb> chauffage <SEP> dans <SEP> un <SEP> four <SEP> spécial, <SEP> non <SEP> repré senté, <SEP> pour <SEP> l'élimination, <SEP> par <SEP> distillation.
<SEP> et
<tb> la <SEP> récupération <SEP> du <SEP> métal <SEP> D.
<tb> Le <SEP> système <SEP> élévateur <SEP> à <SEP> godets <SEP> peut <SEP> être
<tb> remplacé <SEP> par <SEP> tout <SEP> autre <SEP> dispositif <SEP> approprié.
<tb> Le <SEP> principal, <SEP> dans <SEP> cette <SEP> forme <SEP> d'exécution,
<tb> reste <SEP> que <SEP> l'extraction <SEP> se <SEP> fasse <SEP> en <SEP> contre courant.
<tb> L'alliage <SEP> 'liquide <SEP> AD, <SEP> en <SEP> quittant. <SEP> la <SEP> zone
<tb> I, <SEP> entre <SEP> dans <SEP> 'la <SEP> zone <SEP> II, <SEP> qui <SEP> constitue <SEP> un <SEP> ré servoir <SEP> de <SEP> décantation.
<SEP> Dans <SEP> cette <SEP> zone, <SEP> les
<tb> particules <SEP> solides <SEP> e <SEP> séparent <SEP> de <SEP> ce <SEP> dernier.
<tb> Elles <SEP> surnagent <SEP> quand <SEP> elles <SEP> sont <SEP> plus <SEP> légères
<tb> que <SEP> l'alliage <SEP> <I>AD,</I> <SEP> ou <SEP> tombent <SEP> au <SEP> fond <SEP> du <SEP> ré servoir <SEP> dans <SEP> le <SEP> cas <SEP> où <SEP> elles, <SEP> ont <SEP> une <SEP> densité
<tb> supérieure. <SEP> On <SEP> les <SEP> élimine <SEP> soit <SEP> par <SEP> la <SEP> porte
<tb> supérieure <SEP> 4 <SEP> dans <SEP> le <SEP> premier <SEP> cas, <SEP> :soit <SEP> par <SEP> le
<tb> trou <SEP> d'écoulement <SEP> inférieur <SEP> 5 <SEP> dans <SEP> 1e
<tb> deuxième <SEP> cas. <SEP> Las <SEP> particules <SEP> ainsi <SEP> éliminées
<tb> sont <SEP> réunies <SEP> avec <SEP> :
l'alliage <SEP> brut <SEP> résiduel
<tb> quittant <SEP> 1e <SEP> four <SEP> par <SEP> la <SEP> porte <SEP> supérieure <SEP> 3, <SEP> et
<tb> sont <SEP> soumises <SEP> avec <SEP> lui, <SEP> .comme <SEP> il <SEP> a <SEP> été <SEP> dit, <SEP> à
<tb> la <SEP> distillation.
<tb> L'alliage <SEP> <I>AD,</I> <SEP> après <SEP> sa <SEP> décantation, <SEP> monte
<tb> par <SEP> le <SEP> canal <SEP> 7 <SEP> qui <SEP> réunit <SEP> les <SEP> zones <SEP> II <SEP> et <SEP> III
<tb> du <SEP> four, <SEP> et <SEP> entre <SEP> par <SEP> l'orifice <SEP> 8 <SEP> dans <SEP> , <SEP> cette
<tb> dernière <SEP> zone <SEP> III.
<SEP> L'orifice <SEP> de <SEP> départ <SEP> 6 <SEP> de <SEP> ce
<tb> canal, <SEP> qui <SEP> se <SEP> trouve <SEP> à <SEP> la <SEP> sortie <SEP> du <SEP> réservoir <SEP> de
<tb> décantation <SEP> de <SEP> la <SEP> zone <SEP> II, <SEP> est <SEP> disposé <SEP> à <SEP> une
<tb> certaine <SEP> distance <SEP> au-dessus <SEP> du <SEP> fond, <SEP> par
<tb> ;:
exemple <SEP> environ <SEP> à <SEP> mi-hauteur, <SEP> pour <SEP> que <SEP> las
<tb> particules <SEP> solides <SEP> déposées <SEP> au <SEP> fond <SEP> ou <SEP> flot tant <SEP> à <SEP> la <SEP> surface <SEP> ne <SEP> soient <SEP> pas <SEP> entraînées
<tb> dans <SEP> la <SEP> zone <SEP> III. <SEP> LTne <SEP> décantation <SEP> supplémen taire <SEP> s'opère <SEP> en <SEP> outre <SEP> dans <SEP> le <SEP> canal <SEP> 7.
<tb> Dans <SEP> la <SEP> zone <SEP> III <SEP> .du <SEP> four <SEP> a <SEP> lieu <SEP> la <SEP> sépara tion <SEP> par <SEP> distillation <SEP> des <SEP> métaux <SEP> extrait <SEP> A <SEP> et
<tb> dissolvant <SEP> D.
<SEP> L'alliage <SEP> AD <SEP> qui <SEP> entre <SEP> dans
<tb> cette <SEP> zone <SEP> par <SEP> l'orifice <SEP> 8 <SEP> s'écoule <SEP> sur <SEP> les <SEP> pla teaux <SEP> de <SEP> ruissellement <SEP> 9, <SEP> superposés <SEP> en <SEP> chi cane, <SEP> de <SEP> manière <SEP> que <SEP> !l'alliage <SEP> liquide, <SEP> en
<tb> s'écoulant <SEP> vers <SEP> le <SEP> fond, <SEP> se <SEP> trouve <SEP> continuelle ment <SEP> en <SEP> contact <SEP> avec <SEP> les <SEP> vapeurs <SEP> métalliques
<tb> qui <SEP> montent <SEP> du <SEP> fond <SEP> plus <SEP> chauffé <SEP> de <SEP> la zone III. Le métal, D, en s'évaporant, en traîne avec lui es vapeurs. -du métal A.
Ces vapeurs entraînées .du métal A entrent, grâce aux plateaux en chicane, en contact intime avec l'alliage liquide<I>AD.</I> Il se produit un échange de calories entre les vapeurs du mé tal<I>A</I> qui sont ainsi -condensées et le métal<I>D</I> liquide qui est ainsi vaporisé. La zone III représente donc un rectificateur de deux liquides; tous les appareils, connus de ce genre peuvent trouver ici leur application avec quelques modifications.
Le dispositif de distillation indiqué, à titre d'exemple, sur la fi-. 1, -consiste en un système de plateaux de ruissellement en chicane. L'alliage <I>AD,</I> entrant par l'orifice 8, s'écoule en zigzag (voir fig. 2) sur les plateaux grâce à leurs réglettes en chicane 9', et-entre ainsi en con tact plus prolongé avec .les, vapeurs métal liques qui passent au-dessus du métal liquide. Le bord d'écoulement de .chaque plateau est pourvu de créneaux 9";
le métal liquide s'écoule en pluie de chaque plateau supé rieur sur le plateau inférieur; le contact entre la vapeur et le liquide en pluie est plus actif et l'échange de calories .signalé ci-dessus se fait mieux.
D'autres dispositifs, de ruissellement de ce genre sont montrés sur les fig. 3 à 6 et peuvent être compris sans description. Un très bon contact entre liquide et vapeur est assuré par le dispositif montré sur la fig. 5. L'inclinaison des orifices y est telle que les jets de liquide descendant par les différents trous .se rencontrent au-dessous des plateaux. Une pulvérisation du liquide a lieu, ce qui facilite considérablement l'échange de calo ries entre liquide et vapeur.
La fig. 6 représente une tour de rectifica tion qui, au lieu de comporter des plateaux, est remplie avec des masses de petites dimen sions soit d'une forme quelconque, soit de forme déterminée, par exemple des anneaux Rashing.
D'ailleurs, tous les: dispoasitifs qu'on uti= lise pour les. colonnes de fractionnement peu vent trouver ici leur application. Dans la partie inférieupe chauffée de la zone III se rassemble le métal liquide A, libéré complète ment ou presque complètement du métal D. Par un trop-plein 10, il quitte le four et peut être directement coulé en lingots.
Les vapeurs presque pures du métal D subissent encore une rectification supplé mentaire dans la zone IV au-dessus d e l'ar rivée 8. d'alliage <I>AD.</I> Cette zone comporte des voûtes 27 légèrement courbées, disposées en chicane, pourvues de nervures, à leur sur face inférieure et munies de trous 28 dans leur région basse, vers la paroi d e la .chambre.
Les tourbillons. -créés par ce dispositif dans la vapeur ascendante provoquent le dépôt de gouttellettes, du métal A qui descendent par les trous, et provoquent un. échange actif de calories avec la. vapeur qu'elles rencontrent pour lui retirer du métal A. Les vapeurs pures du métal D quittent la zone IV par 11, montent par 1.e canaP 12 et entrent par l'ori fice 13 dans. le -condensateur 14 qui, avec le réservoir de recharge 16, forme la zone V du four. Le condensateur est. un réservoir conte nant -du métal D à l'état liquide.
Pour faci liter la condensation des vapeurs, on les oblhge à passer à travers le métal liquide, et elles sont ainsi lavées. par lui. La condensa tion se fait encore mieux d'ans un appareil comme celui représenté sur la fig. 7. D'autres systèmes, connus peuvent également trouver ici leur application. Le condensateur est sur monté par une tour 15 dans 1#a,quelle les va peurs sont condensées par refroidissement. 21 est une soupape de sûreté.
Le réservoir 16, contient du métal D qui sert pour préparer les pertes-de ce métal qui se produisent dans le procédé d'extraction. Il est réuni avec l e condensateur par un trop plein 17. Un autre trop-plein 19 réunit le condensateur avec la zone I où .s'opère l'ex traction.
Le métal -extracteur -D .circule donc dans le four en circuit fermé et ses, partes, relati vement faibles, sont remplacées par la ré serve de ce métal -se trouvant dans le réser voir 16.
La disposition -du chauffage est condition née par la nécessité d'avoir dans, les diffé- rentes parties du four des températures diffé rentes. Le chauffage par foyers, gazogènes, brûleurs, électricité, peut être envisagé. Dans les trois premiers cas, l'air servant à la com bustion peut être réchauffé dans les parties du four où la température doit être la moins élevée.
Le système de chauffage indiqué schéma tiquement sur la fig. 1, à titre d'exemple non limitatif, est un chauffage à gaz de gazogène. La combustion se fait dans la chambre 30 à la partie inférieure de la zone III où se trou vent les entrée; 31 de l'air réchauffé. Par les conduits 3.?, les gaz brûlés réchauffent les différentes parties du four. Leur température va en diminuant, tout le long du circuit 32, ce qui correspond à la température décrois sante qui doit régner dans les différente: zones parcourues. Les gaz brûles sortent en fin par le canal collecteur 33. qui se trouve dans la partie du four la plus froide. L'air, au contraire, entre par les canaux 34 et 35.
dans les parties froides du four et va, en se réchauffant, par les conduits 36 vers la chambre de combustion. où il entre par les orifices 31. La répartition de la température dans les différentes zones du four est d'une importance capitale. La température atteint son maximum, par exemple environ 1000 à 15M0 C, dans la partie inférieure de la zone III et son minimum, par exemple environ 300 à. :300 C, dans la zone II.
C'est entre ces deux zones, qui se trouvent au voisinage l'une de l'autre, que règne la plus grande différence de température du four, mais, comme la circulation du métal se fait de la zone II vers la zone III, il n'y a pas à craindre que la zone II soit réchauffée d'une façon gênante par conductibilité.
Dans la. zone II, qui est la partie du four la plus chaude, doit régner une température qui dépasse largement le point d'ébullition du métal D, par exemple zinc: 907 C. En outre, la quantité de chaleur apportée doit suffire pour l'évaporation totale du métal extracteur D; la température die la partie supérieure doit être plus basse que celle de la partie inférieure. L'alliage <I>AD,</I> en descen- dant dans cette zone III, s'enrichit en mé tal A ayant un point d'ébullition sensible- 5 ment plus élevé que celui<I>de D.</I>
Dans la zone IV, la température régnante s'approche du point d'ébullition du métal D. Ainsi, la condensation des restes de vapeur du métal<I>A,</I> entraînée par<I>D,</I> pourra avoir lieu. Egalement, dans cette zone, la tempé rature n'est pas la même partout, mais, co@:nme dans la zone III, elle va en dimi nuant, et, près de la sortie 13 du conduit 12, la température du four ne dépasse guère le point d'ébullition du métal D.
Dans la zone V, la température doit être au-dessous de ce point d'ébullition, mass reste constante pour toute la zone; on la choisit suivant les conditions d'extraction désirées. C'est à cette température que le métal D passe dans la zone I de l'extraction.
L'ex traction, dans les godets 1. se fait donc dans les meilleures conditions au point de vue de la température, ce qui facilite l'extraction des' derniers restes du métal A de l'alliage brut traité.
Dans cette zone I, la température va de nouveau en diminuant, mais de haut. en bas. Dans la zone du godet inférieur, la tempéra ture régnante ne dépassera que faiblement la température de fusion de l'alliage<I>AD</I> formé, et elle sera fixée d'après le pourcen tage du métal extrait dans le métal extrac teur que l'on désire.
La même température que dans la partie inférieure de la zone I doit régner dans la zone II, zone de décantation.
Cette répartition de la chaleur et de la température -dans le four dans le sens de la circulation du métal extracteur et des gaz de chauffage facilite beaucoup son chauffage. Une partie de la chaleur est transportée par le métal extracteur D, une autre par les gaz de combustion, ce qui assure un haut rende ment de l'énergie thermique.
Dans le cas où il serait utile que la fin de l'extraction soit faite par des vapeurs du mé tal extracteur, le godet contenant le résidu de l'alliage brut de départ qui n'est pa9 encore suffisamment appauvri en métal A et qui quitte le four de la fig. 1 par la partie supé rieure 3, peut être conduit dans une petite chambre auxiliaire 20 ménagée sur 1e chemin des vapeurs D, comme cela est schématique ment représenté sur la fig. 9.
Avant, d'entrer dans le condensateur, les vapeurs métal liques:<I>D</I> entrent; en contact avec le métal <I>A</I> dudit alliage brut résiduel. L'alliage ainsi formé ,s'écoule à l'état liquide par le canal 13 vers le réservoir de condensation 14.
Enfin, au cas où toute l'extraction du métal A se fait par des vapeurs métalliques du métal D, la zone V devient superflue et la zone I peut prendre l'aspect représenté par la fig. 8. Les, vapeurs métalliques passent directement -dans -ce cas de la zone IV par le canal 12 dans la zone I et l'extraction se fait par cheminement de .la vapeur de bas en haut dans la chambre d'extraction. Le métal brut de départ, par petites, charges successives, entre, à la partie, supérieure, par le gueulard 22, et quitte le four par la porte inférieure 23. L'alliage<I>AD</I> condensé en I s'écoule par le trop-plein 26 dans la cuve II.
Pendant que l'on décharge partiellement le four, puis qu'on le recharge de même, les vapeurs métalliques D sont dirigées, par le ca nal: 25, muni .d'une vanne 24, directement dans le réservoir de. décantation II. Les zones II, III,et IV restent. sans changement.