CH298963A

CH298963A - Procédé de fabrication du zinc.

Info

Publication number: CH298963A
Authority: CH
Inventors: Pechiney Electrometallurgiques
Original assignee: Pechiney Prod Chimiques Sa
Priority date: 1950-11-27
Filing date: 1951-11-27
Publication date: 1954-05-31

Description


  <B>Procédé de fabrication du zinc.</B>    Le zinc thermique est produit générale  ment par la réduction de son oxyde par le  carbone, à la température de 1100 à 1200  C.  suivant la réaction  
EMI0001.0001     
  
    Zn0 <SEP> + <SEP> C <SEP> Zn <SEP> + <SEP> CO <SEP> - <SEP> 57000 <SEP> Cal.       Cette réaction étant fortement endother  mique, il faut fournir au mélange     oxyde-          réducteur,    une quantité importante d'énergie  thermique et, comme la réaction est normale  ment conduite dans des cornues en réfrac  taires mauvais conducteurs de chaleur, le ren  dement thermique du charbon qui sert à ré  chauffer ces cornues est très faible. Les dé  penses de .combustible représentent donc dans  ce procédé une part importante du prix de  revient.  



  Le zinc, à la température de la réaction,  se trouve déjà à l'état de vapeur et ces va  peurs quittant la zone de réaction sont mé  langées avec l'oxyde de carbone. Pour éviter  une     réoxydation,    on est obligé de refroidir  brusquement la vapeur de zinc, ce qui oblige  à placer les condenseurs tout près de la zone  de réaction.  



  Malgré cette précaution, une partie du zinc  est     réoxydée,    l'oxyde formant des pellicules  autour des particules de métal, ce qui provo-    que dans le     condenseur    une formation de  poudre de     zinc    difficilement récupérable.  



  On a essayé d'éviter cette formation de  poudre par différentes     dispositions    dans le  condenseur, mais son pourcentage reste encore  assez élevé.  



  La réaction étant endothermique, il est  difficile de la conduire jusqu'à la fin, et     une     partie non négligeable de\ zinc reste dans les  scories.  



  Le rendement du procédé est encore dimi  nué par le fait qu'une partie des vapeurs de  zinc est absorbée par les parois des cornues  qui doivent être remplacées     presque    tous les  mois.  



  Toutes ces pertes représentent en total un  pourcentage assez élevé du zinc se trouvant  dans le     minerai.     



  Enfin, le refroidissement brusque des va  peurs de zinc qui diminue la formation de  poudre aboutit au maintien dans le zinc ob  tenu de presque tout le plomb et le cadmium  du minerai, ce qui oblige à procéder ultérieu  rement à une     redistillation    du zinc.  



  On a trouvé que, quand on remplace le  carbone comme réducteur par un métal dont  la chaleur de réaction avec     ZnO    est au moins  égale à     -f-18    000 calories par     mol./g    de cet  oxyde, on augmente     sensiblement    le rende  ment de l'opération,      En effet:  1  On évite la formation de .poussière de  zinc.  



  2  La réaction, étant     exothermique,    va jus  qu'au bout, ne laissant presque pas de zinc  dans les scories.    3  On peut utiliser des fours de grandes  dimensions     dans    lesquels on chauffe directe  ment la. masse réactionnelle et on évite ainsi  la perte de zinc dans les réfractaires, ces der  niers pouvant     rester    en     service    pendant des  périodes assez     longues.     



  L'invention a donc pour objet un procédé  pour la fabrication du zinc, caractérisé en  ce qu'on réduit de l'oxyde de zinc au moyen  d'un métal dont la chaleur de réaction avec       ZnO    est     aii    moins égale à     -I-18    000 calories par       mol./g    de cet oxyde.  



  Un autre avantage de ces réducteurs mé  talliques est que, la réaction étant exother  mique, il suffit de porter le mélange     minerai-          réducteur    par exemple jusqu'à la     température     de la réaction, la chaleur développée par la  réaction même     est    alors suffisante pour trans  former en vapeur le zinc réduit du minerai.  



  Enfin, en utilisant un réducteur métalli  que, il     devient    possible de raffiner les va  peurs de zinc en allongeant le chemin à par  courir par ces vapeurs entre la zone de la  réaction et les     condenseurs    et en plaçant sur  ce chemin des.chicanes ou des appareils de  rectification. On évite ainsi la     redistillation    de  zinc pour sa purification.  



  Comme métal réducteur, on peut. employer  Si ou Al, dont la réaction avec une     mol.1g    de       ZnO    produit respectivement 20 000 et 46 000  calories.    Mais les métaux ayant une chaleur, d'oxy  dation élevée, comme Si ou Al, conduisent  généralement à une réaction très énergique;  voire même explosive, qui rend difficile la  conduite des opérations industrielles. Ils sont  en outre relativement chers.  



  La titulaire a, constaté     que    ces métaux peu  vent être avantageusement remplacés par des  alliages de Si avec Al, comme par exemple    les     silico-aluminiums,    produits directement à  partir des minerais par voie thermique.  



  ' En particulier, on peut utiliser, comme  réducteur, les résidus provenant de la fabri  cation de l'aluminium à partir du     silico-alu-          minium    par le procédé connu basé sur la dis  solution sélective dans du zinc liquide.  



  Ces résidus contiennent généralement de  55 à 80% Si, 8 à     2511/o    Al, 5 à 15/o Fe, 0,5 à  6     %        Ti.     



  Ils sont imprégnés de zinc     qui    est distillé  avec le métal produit par la. réduction. On  peut aussi éliminer le zinc imprégnant ces  résidus dans une opération séparée, avant de  les utiliser pour la réduction de l'oxyde zinc.  



  Le procédé devient encore plus intéressant  si la réduction du minerai de zinc se fait  dans un four fermé et sous vide. Dans ce cas,  on peut abaisser fortement la température de  la réaction et allonger encore plus le chemin  entre la. zone de la réaction et les     conden-          seurs,    c'est-à-dire qu'on peut. encore mieux  rectifier les vapeurs de zinc formées.  



  Lorsqu'on traite de l'oxyde de zinc impur,  un mode opératoire particulièrement, avanta  geux consiste à opérer la réduction, à l'aide  de l'alliage ci-dessus, à une température d'au  moins 900 , en faisant     distiller    le zinc formé  au fur et à mesure de la réduction de son  oxyde; on opère de préférence entre 900 et  1200 , sous une     pression    de 0,3 à 5 mm de  mercure.

      Des essais ont été faits dans un four à  vide en partant d'un minerai contenant  Zn 58,96% (le zinc étant principalement  sous forme de     Zn0),    Pb     0,51/o,    S     1,861/o,          CaO        0,4        %,        Fe        11,30        0/0,        la        différence    à     100        %     étant. principalement de l'oxygène.  



  Comme réducteur, on a utilisé le résidu  d'une fabrication de l'aluminium par traite  ment du     silico-aluminiuni    au moyen de zinc.  liquide, ce résidu étant un alliage contenant  en poids         Si        56,67        %     Al 26,25 0/0  Fe 12,10 0/0      Ces essais ont donné les résultats suivants:

    
EMI0003.0001     
  
    Essai <SEP> Température <SEP> Temps <SEP> Pression <SEP> en <SEP> rnm <SEP> Zinc <SEP>  /Q <SEP> dans <SEP> le <SEP> résidu <SEP> Rendement
<tb>  de <SEP> mercure <SEP> de <SEP> la <SEP> réaction <SEP> de <SEP> réduction
<tb>  1 <SEP> 900  <SEP> 1 <SEP> h <SEP> 0,3 <SEP> 1,39 <SEP> 98,0
<tb>  2 <SEP> 900  <SEP> 2 <SEP> h <SEP> 0,3 <SEP> 0,15 <SEP> 99,79%
<tb>  3 <SEP> 1000  <SEP> 1 <SEP> h <SEP> 0,3 <SEP> 1,0 <SEP> 98,6
<tb>  4 <SEP> 1000  <SEP> 2 <SEP> h <SEP> 5 <SEP> 1,9 <SEP> 97,420/,
<tb>  5 <SEP> 1100  <SEP> 1 <SEP> h <SEP> 0,3 <SEP> 0,1 <SEP> 99,88<B>0/,</B>
<tb>  6 <SEP> 1100  <SEP> 2 <SEP> h <SEP> - <SEP> 0,3 <SEP> 0,1 <SEP> 99,88<B>0/,</B>
<tb>  7 <SEP> 12001, <SEP> 1 <SEP> h <SEP> 0,3 <SEP> 0,13 <SEP> 99,85<B>0/,</B>
<tb>  8 <SEP> 12000 <SEP> 2 <SEP> h <SEP> 0,3 <SEP> 0,05 <SEP> 99;

  94       Les scories restant après la volatilisation  du zinc contiennent le fer du réducteur et du  minerai sous forme métallique, le silicium et       l'aluminium    sous forme d'oxydes.  



       Etant    donné que les scories sont frittées,  même lorsque la réaction est conduite à 900 ,  on peut les     utiliser    comme briques, à condi  tion que les matières premières soient mélan  gées intimement et agglomérées, avant l'opé  ration, sous la forme de briquettes.  



  D'autre part, en ajoutant au mélange  d'avance ou après la réaction des quantités  convenables de eaux, de silice ou d'alumine,  on peut ajuster la composition de la scorie  sur celle d'un ciment. Un broyage et un     dé-          ferrage    préalables permettent de récupérer le  fer du réducteur et du minerai et d'utiliser  la scorie comme ciment.  



  On peut en outre supprimer les inconvé  nients habituels du travail avec des briquettes  et améliorer en même temps le rendement  thermique du four, en effectuant la réduc  tion des minerais de zinc dans un bain liquide,  conducteur du     courânt    électrique, mais ayant  une résistance électrique assez notable.  



  Dans ce cas, le bain de réaction est formé  par un silicate fondu, ou un mélange de sili  eates fondus ayant une température de fusion  assez basse (mélange de silicates de calcium,  aluminium, par exemple) et par lequel on fait  passer un courant électrique. Dans ce bain  liquide on ajoute en continu ou discontinu le  mélange: minerai de zinc     -I-    réducteur métal  lique, ce réducteur étant avantageusement    constitué par l'alliage résiduaire mentionné       plus    haut. Le zinc réduit s'évapore et va au       condenseur    et les silicates résiduels sont ab  sorbés par le bain. - De temps en temps, on  laisse le bain s'appauvrir en zinc, en arrêtant  l'addition du mélange minerai     -I-    réducteur, et  on coule l'excès du bain liquide.

    



  Les avantages de cette manière de procé  der consistent donc principalement dans un  meilleur rendement du courant et dans une  diminution du temps de réduction.  



  Un autre avantage de ce mode opéra  toire est qu'on n'a pas besoin de briqueter  les     matières    premières, -le mélange réactionnel  étant ajouté sous forme de poudre ou de       grains.    On économise ainsi un fort pourcen  tage de     main-d'oeuvre.     



  Le bain liquide exempt de zinc peut servir,  après la séparation du fer métallique, comme  ciment ou matière première pour ciment.  



  Le présent procédé     est    applicable à la ré  duction de l'oxyde de zinc d'où qu'il vienne.  Il a été appliqué avec un rendement presque  intégral à la récupération de zinc de pous  sières de zinc partiellement oxydées recueillies  dans le procédé habituel de fabrication du  zinc.

Claims

RE VENDICATION Procédé pour la fabrication du- zinc, carac térisé en ce qu'on réduit de l'oxyde de zinc au moyen d'un métal dont la chaleur de réac.. tion avec ZnO est au moins égale à -I-18 000 calories par mol./g de cet oxyde, SOUS-REVENDICATIONS 1.

Procédé selon la revex@dicti.on, caracté risé en ce qu'on réduit l'oxyde de zinc. au moyen d'un alliage dont la chaleur de réac tion avec ZnO est comprise entre -I- 18 000 et -I- 48 000 calories par mol./g de cet oxyde. 2. Procédé selon la sous-revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise un alliage de Si avec Al. 3. Procédé selon la sous-revendication 2.

caractérisé en ce qu'on utilise un alliage titrant 55 à 80 % Si, 8 à 25 % Al, 5 à 15 % Fe, 0,5 à 6 % Ti. 4. Procédé selon la revendication, caracté= risé en ce qu'on mélange intimement l'oxyde de zinc et le réducteur et en ce qu'on met ledit mélange sous la forme de briquettes. 5: Procédé selon les sous-revendications 1 et 4. 6.

Procédé selon les sous-revendications 2 et 4. 7. Procédé selon les sous-revendications 3 et 4. 8. Procédé selon la revendication, caracté risé en ce qu'on ajoute l'oxyde de zinc et le réducteur à un bain fondu. 9. Procédé selon les sous-revendications 1 et 8. 10. Procédé selon les sous-revendications 2 et<B>8,</B> 11. Procédé selon les sous-revendications 3 et 8. 12. Procédé selon la sous-revendication 8, caractérisé en ce que ledit bain fondu est constitué par un mélange de silicates dans le quel on fait passer un courant. électrique. 13. Procédé selon les sous-revendications 9 et 12. 14. Procédé selon les sous-revendications 10 et 12. 15.

Procédé selon les sous-revendications 11 et 12. 16. Procédé selon la revendication, carac térisé en ce qu'on opère la réduction sous pression réduite. 17. Procédé selon la revendication, carac térisé en ce qu'on opère la. réduction à une température d'au moins 900 C. 18. Procédé selon la revendication, caracté risé en ce qu'on distille le zinc formé, au fur et à mesure de la réduction de l'oxyde. 19. Procédé selon la sous-revendication 3, caractérisé en ce qu'on soumet à la réduction un oxyde impur et en ce .qu'on effectue celle-ci entre 900 et 1200 sous une pression de 0,3 à 5 mm de mercure, le zinc étant dis tillé au fur et à mesure de sa formation.