La présente invention a pour but la préparation d'aluminium relativement pur à partir d'alliages d'aluminium avec des éléments moins solubles que l'aluminium dans le mercure, tels que des alliages et des mélanges d'aluminium avec le silicium, le titane, le fer, le cuivre, le magnésium, le zinc, le béryllium et d'autres élé- ments. On peut utiliser ce procédé pour isoler de l'aluminium relativement pur à partir de déchets et de scories ainsi que des alliages d'aluminium et des mélanges. L'expression aluminium relativement pur utilisée ici signifie normalement de l'aluminium qui à l'analyse indique 99,7% d'aluminium ou plus; cependant, la préparation d'aluminium ayant une teneur en aluminium inférieure à 99,7% est à la portée de la présente invention.
On décrira le procédé en se référant à des alliages d'aluminium-silicium, mais ce n'est qu'à titre d'illustration car le procédé s'applique également à la séparation d'aluminium relativement pur à partir de mélanges et d'alliages moins purs de celui-ci.
Plusieurs procédés de préparation d'alliages d'aluminium-silicium et d'autres alliages d'aluminium sont connus, par exemple le procédé carbo-thermique selon lequel on réduit un minerai d'alumine-silice au moyen d'une technique de haut-fourneau en un alliage d'aluminium-silicium contenant d'environ 60 à 75% d'AI et 25 à 40% de Si. Cependant, ces alliages sont trop impurs pour la plupart des utilisations industrielles et ils sont trop cassants pour subir un travail mécanique et ils présentent d'autres défauts.
Cependant ils illustrent une des sources d'aluminium impur à laquelle s'applique le présent procédé.
Un des buts de la présente invention est de fournir un procédé applicable industriellement pour isoler de l'aluminium relativement pur à partir de tels alliages et mélanges impurs, en dissolvant l'aluminium dans le mercure puis en séparant l'aluminium cristallisé extrêmement pur de la solution d'aluminium-mercure.
La présente invention concerne un procédé de séparation d'aluminium pur à partir d'un alliage d'aluminium, caractérisé en ce qu'on introduit ledit alliage d'aluminium dans un courant de mercure liquide de transport sous la pression atmosphérique, en ce qu'on transporte le mélange dudit alliage d'aluminium et de mercure dans une premiére colonne de mercure vers le bas dans la partie inférieure d'une zone de dissolution de l'aluminium, en ce qu'on fait passer ledit mélange d'alliage d'aluminium et de mercure dans la première colonne de mercure dans un réservoir dans ladite zone de dissolution, en ce qu'on chauffe ledit mélange dans la zone de dissolution de l'aluminium jusqu'à une température d'approximativement 530 C,
et maintient la zone de dissolution de l'aluminium sous une pression supérieure à 1 1 atmosphéres par le poids de ladite première colonne de mercure et une deuxième colonne de mercure toutes les deux pratiquement sous la pression atmosphérique en leur portion supérieure, en ce qu'on dissout l'aluminium dudit alliage dans le mercure dans la zone de dissolution, sépare la solution d'aluminium-mercure du résidu solide insoluble dudit alliage d'aluminium dans ledit réservoir, en ce qu'on sépare le mercure de ladite solution d'aluminium-mercure puis recycle une partie de ce mercure en haut de la première colonne de mercure, en ce qu'on sépare les impuretés solides insolubles contenues à l'origine dans ledit alliage d'aluminium dudit réservoir et en ce qu'on fait couler lesdites impuretés vers le haut dans la deuxième colonne de mercure.
en ce qu'on décharge ces impuretés sous la pression atmosphérique depuis le haut de la deuxième colonne de mercure, en ce qu'on sépare une solution d'aluminium-mercure du réservoir. refroidit ladite solution pour en séparer l'aluminium par cristallisation, en ce qu'on sépare les cristaux d'aluminium du mercure qui s'y trouve. en ce qu'on fond lesdits cristaux et en sépare de l'aluminium pur et récupère le mercure contenu dans ladite solution d'aluminium-mercure et recycle ce mercure.
Les dessins montrent des formes d'exécution préférées de l'invention
La fig. 1 est un diagramme d'opération illustrant une forme d'exécution préférée de la mise en oeuvre du procédé.
La fig. 2 est une coupe partielle à plus grande échelle de la partie du procédé où on introduit l'alliage et on sépare le résidu.
La fig. 3 est une coupe partielle agrandie de la partie du procédé où on dissout l'aluminium et sépare le résidu.
La fig. 3A est une coupe partielle le long de la ligne 3a-3a de la fig. 3.
La fig. 3B est une coupe le long de la ligne 3b-3b de la fig. 3.
La fig. 4 est une coupe de la tour de cristallisation par pulvérisation de l'aluminium et de la partie du procédé où on sépare l'aluminium.
La fig. 4A est une coupe le long de la ligne 4a4a de la fig. 4.
La fig. 4B est une coupe partielle de la tuyère de pulvérisation d'aluminium-mercure.
La fig. 4C est une coupe du fond du cristalliseur, le long de la ligne 4c4c de la fig. 4.
La fig. 5 est un diagramme de solubilité de l'aluminium dans le mercure à diverses températures.
La fig. 6 est une autre forme de diagramme d'installation du procédé.
La fig. 6A est une vue détaillée de la partie du procédé illustré schématiquement dans la fig. 6 où on introduit l'alliage et le mercure de transport.
La fig. 6B est une vue détaillée de la partie du procédé illustré dans la fig. 6 où on dissout l'aluminium et sépare le résidu.
La fig. 6C est une vue détaillée de la partie du procédé de la fig. 6 où on décharge le résidu.
La fig. 6D est une vue détaillée de la partie du procédé de la fig. 6 où on cristallise et isole l'aluminium.
La fig. 7 montre une forme modifiée du stade de séparation de l'aluminium.
Les fig. 8 et 8A sont des vues détaillées d'une sorte de centrifugeuse pour séparer les cristaux d'aluminium du mercure qu'on peut utiliser dans le procédé, et
les fig. 9 et 10 sont des coupes le long des lignes 9-9 et 10-10 de la fig. 8.
Envisageons maintenant l'alimentation du mercure de transport et de l'alliage.
Dans la forme d'exécution de l'invention illustrée dans les fig. I à 4, L'alliage d'aluminium, les déchets d'aluminium, etc., utilisés pour séparer de l'aluminium relativement pur à partir de ceux- ci sont maintenus sous forme granulaire dans la trémie d'arrivée la et la trémie de charge lb. On introduit l'alliage d'aluminium sous forme granulaire au moyen d'un organe d'alimentation rotatif 2 comportant un disque tournant 2a commandé par un moteur à vitesse variable 2b. On peut régler automatiquement ou manuellement la vitesse du moteur pour alimenter la quantité désirée de l'alliage dans le cône d'alimentation 3. On introduit l'alliage, en des particules d'environ 3 à 10 mm de diamètre à travers le tube de décharge Ic sur le disque tournant 2a et la vitesse du disque 2a règle la vitesse d'alimentation de l'alliage.
On peut garder les trémies la et lb pleines par des mécanismes d'alimentation à commande automatique ou par réglage à la main.
On introduit du mercure pratiquement sous la pression atmosphérique et à environ 360 C en haut du cône d'alimentation 3 par le conduit 3a. Comme cette température est légèrement audessus du point d'ébullition du mercure à la pression atmosphérique, une partie du mercure est vaporisée dans le cône d'alimentation 3 et la vapeur s'écoule par le conduit 3b dans un condenseur 3c refroidi à l'eau, à partir duquel on recycle le mercure condensé par le conduit 3b vers le cône d'alimentation 3. Un cylindre ou un ballon expansible d'azote 3f qui peut se dilater et se contracter suivant les changements de pression dans le condenseur 3c maintient une atmosphère d'azote au-dessus des vapeurs de mercure dans le cône d'alimentation 3 et dans d'autres parties de l'installation.
Du moment que le mercure s'écoulant par le conduit 3a est du mercure de transport recyclé qui revient de l'installation, normalement il contient environ 280 kg/h d'aluminium dissous dans 60000 kgjh de mercure, environ 0,38% en poids.
L'abréviation kg/h signifie kilogramme par heure. Dans le cône d'alimentation 3, on introduit un alliage à l'aluminium-silicium, par exemple de 75% Al et 25% Si à environ 20 C dans le courant de mercure de recyclage à une vitesse d'environ 590 kg/h et ce mélange coule à travers le tube transporteur 4 dans le bas d'une cuve de dissolution et de séparation de l'aluminium 5 (fig. 3).
Pendant le passage à travers le tube transporteur 4, on chauffe le mélange d'aluminium-silicium-mercure qui a été refroidi par l'addition des particules d'alliage plus froides dans le courant de mercure de transport chaud, jusqu'à une température d'environ 357"C, par le chauffage du tube transporteur 4 au moyen d'échangeurs de chaleur 4a dans lesquels on introduit du sel fondu à environ 450 C depuis le conduit 20e.
Le mélange d'alliage d'aluminium-silicium et de mercure passant à travers le tube transporteur 4 pénètre dans une cuve de dissolution et de séparation 5 agrandie à travers un cylindre décanteur 5a puis dans le bas de la cuve de dissolution et de séparation 5, qui est allongée selon son axe vertical pour favoriser une meilleure dissolution de l'aluminium dans le mercure et une meilleure séparation du résidu de silicium non dissous provenant de la solution d'aluminiummercure et une meilleure séparation de la solution d'aluminiummercure.
Dans le cylindre de décantation 5a, les particules d'alliages d'A1Si en suspension dans le mercure passent vers le haut dans la cuve de dissolution et de séparation 5 et le mercure du transport pratiquement exempt de particules solides s'écoule vers le bas comme l'indiquent les fléches dans le tube de transport du mercure de recyclage 4b, puis dans la pompe 8 puis à travers le conduit 3a dans le cône d'alimentation 3. Le courant de mercure de transport de recyclage et l'alimentation en particules d'alliages AlSi passant par l'organe d'alimentation rotatif 2 sont réglables et on les garde équilibrés afin d'introduire la quantité correcte de mercure et d'alliage dans la cuve de dissolution et de séparation 5.
Envisageons la dissolution de l'aluminium et la séparation des impuretés.
Dans la cuve de dissolution et de séparation 5, on introduit le mercure de dissolution, chauffé jusqu'à environ 520 C, à travers le conduit 10 après avoir passé à travers un échangeur de chaleur 10a au sel fondu et un serpentin chauffé au gaz 10b. On introduit le mercure de dissolution chaud sur un plateau tournant 10c comportant des perforations 10d à partir duquel il est réparti à travers tout le diamètre de la cuve de dissolution 5, puis il s'écoule vers le bas à travers les particules de résidu 5b qui montent lentement et les particules d'A1Si 5c et le courant de mercure transportant environ 2,1% en poids d'aluminium dissous dans celui-ci, coule hors de la cuve de dissolution 5 à une température d'environ 485 C,
et sous une pression supérieure à 10 atmosphères, à travers le conduit 10e vers le cristalliseur de pulvérisation de l'aluminium ou le condenseur 15. La situation approximative de la zone de dissolution de l'aluminium dans la cuve 5 est indiquée comme étant entre les lignes D-D et D'-D'. Au-dessus de la ligne D-D, les particules de résidu de silicium dans la zone 5b ont un effet filtrant sur la solution d'A1Hg s'échappant éventuellement dans la zone du résidu et entre les lignes D'-D' et les lignes
D"-D" les particules d'A1Si dans la zone 5c ont un effet filtrant sur la solution d'A1Hg s'écoulant vers la sortie 10e comme il sera décrit plus loin.
La fig. 5 montre une partie du diagramme de solubilité du pourcentage en poids d'aluminium soluble dans le mercure à dif
férentes températures. à partir duquel on peut voir que la solubi
lité en pourcentage en poids d'aluminium dans le mercure s'élève rapidement lorsque la température s'élève. Cependant, du moment que le point d'ébullition du mercure est d'environ 360 C,
il faut maintenir une pression pratiquement supérieure à 10 atmo
sphères dans la cuve de dissolution et de séparation 5 si on veut maintenir la température du mercure à environ 530 C. La température du mercure peut être plus élevée ou plus basse. mais des conditions pratiques de mise en opération, tenant compte de la résistance des matériaux et des rendements en aluminium pur rendent cette température préférable.
La solubilité en pourcentage en poids d'aluminium dans le mercure à différentes températures et la pression correspondante sont approximativement comme suit
% en poids d'Al C C en solution Pression: min Hg
360 0,450 806 point d'ébull.
approximatif
520 approx. 4,2 7691,00
550 approx. 7 10650,00
600 approx. 40 22,87 atmosphères
A environ 530- C, la pression dans la cuve 5 est supérieure à 1 1 atmosphères et la hauteur de la colonne 4 pour alimenter la cuve de dissolution 5 en mercure de transport et en alliage en suspension et la colonne 4h transportant le résidu pour la décharge sous la pression atmosphérique doivent être suffisants pour maintenir la pression nécessaire dans la cuve de dissolution et de séparation 5. Cela exige par exemple une hauteur d'environ 19 mètres lorsque la pression dans la cuve 5 est de 22,8 atmosphères et la température d'environ 600 C. A cette température la solution d'A1Hg contiendra environ 40% en poids d'aluminium dissous dans cette solution.
Dans la cuve 5, I'aluminium dans l'alliage est dissous dans le mercure selon le pourcentage en poids indiqué par le tableau et le diagramme ci-dessus, à la température prévue du mercure de dissolution dans la cuve 5. Le niveau supérieur approximatif de la zone de résidu est indiqué par la ligne B-B, le niveau supérieur approximatif du mercure est indiqué par la ligne C-C et la zone de dissolution approximativement se trouve entre les lignes D-D et D'-D'. La situation exacte de ces zones peut varier suivant les variations des conditions d'opérations. La solution de mercure, après avoir été filtrée à travers le lit de solide résiduel 5b et la zone de dissolution de l'aluminium D-D' coule à travers le lit de filtration de particules d'A1Si entre les lignes D'-D' et D"-D" et sort par le conduit 10e vers le système de séparation de l'aluminium décrit ci-dessous.
Les fines impuretés de silicium et d'autres résidus, qui sont moins solubles dans le mercure que l'aluminium, s'élèvent surtout par gravité et grâce à l'opération d'aubes sur les cylindres 5f et 5g jusqu'au niveau de la vis de transport 7 dans la cuve 5 et elles sont déchargées à travers le conduit 4h dans lequel le mercure transportant le résidu solide s'écoule vers le haut dans la boîte de séparation du résidu 11 dans laquelle on sépare le résidu solide du mercure et on le décharge de l'appareil sous pression atmosphérique et on recycle le mercure vers le bas de la colonne 4h au moyen de la pompe 8b.
La cuve de dissolution 5 est de préférence un cylindre stationnaire ayant un axe vertical. Elle contient un arbre rotatif 5d commandé depuis le bas qui fait tourner le plateau 10c. Des bras 5e montés sur l'arbre 5d à environ le niveau de l'entrée vers la vis transporteuse 7 sont reliés à deux des cylindres à palettes rotatives 5f. Les palettes centrales sont montées directement sur l'arbre 5d et elles tournent avec cet arbre. Les bras 5e servent aussi à agiter les particules de résidu 5b et à les introduire vers l'extrémité supérieure de la vis de transport 7. Les cylindres à palettes rotatives 5f tournent entre une série de trois cylindres à palettes stationnaires 5g qui sont montés sur les parois de la cuve 5.
Les cylindres stationnaires sont montés sur des bras de support 5h s'étendant vers l'intérieur à partir des parois de la cuve 5 en bas des cylindres stationnaires 5g. Les palettes des cylindres 5f et 5g sont inclinées pour produire un effet mécanique de soulèvement sur les particules de résidu 5b dans la partie supérieure de la cuve de dissolution 5 et la rotation des cylindres à palettes mobiles empêche l'entassement des particules de résidu de sorte que le courant de mercure d'extraction chaud tombant vers le bas à partir de la cuve de mercure rotatif 10c peut couler à travers les particules de résidu montantes 5b pour lessiver la partie éventuelle de solution d'HgAl qui s'échapperait dans la couche filtrante de particules de résidu de silicium en haut de la solution d'A1Hg. On
maintient le niveau du mercure à environ la ligne C-C et les particules solides d'A1Si qui montent dans le cylindre 5 ont la plupart de l'aluminium dissous dans le mercure avant d'atteindre la ligne C-C.
La présence de la couche filtrante 5c composée des nouveaux grains d'A1Si introduits immédiatement sous la disposition du cylindre à palettes stationnaires 5g élimine toutes les particules fines du courant d'HgAl s'écoulant vers le bas et transporte ces particules fines de nouveau dans la partie supérieure de la zone de dissolution tandis que la couche de filtration et de résidu se déplace vers le haut dans la cuve de dissolution.
Il est important que cette couche de filtration de l'AlSi d'alimentation ne soit pas troublée par des moyens mécaniques quelconques, de sorte que des particules fines collées aux particules grossières d'A1Si ne soient pas enlevées de ces dernières. Dans ce but, on ne prévoit pas de dispositif d'agitation dans cette zone.
Du moment que les particules de la couche filtrante sont assez grosses, elles peuvent pénétrer dans les espaces à l'intérieur du dispositif du cylindre à palettes simplement par leur légèreté.
La connexion des particules fines résiduelles qui collent éventuellement à la nouvelle matière introduite, c'est-à-dire AlSi de la couche filtrante n'est pas dérangée par le lessivage de l'Al des particules de cette couche, parce que ce lessivage de l'AI ne peut pas se produire comme on l'expliquera plus loin.
Le mercure de dissolution pénètre dans la partie supérieure de la cuve de dissolution 5 à une température d'environ 520"C et il sort de la partie inférieure de la cuve de dissolution à environ 485 C.
La saturation en Al à 520 C est d'environ 4% en poids d'aluminium. Le mercure à 5202 C atteint 60% de sa valeur de saturation en aluminium, c'est-à-dire que 2,4% d'aluminium sont dissous.
La saturation en aluminium à 485 C est d'environ 2,1% d'aluminium.
La vitesse de dissolution est bien plus élevée à 520 C qu'à C.
Tandis que la solution de HgAI s'écoule vers le bas à travers le
lit d'AISi, elle se refroidit parce que l'AlSi d'alimentation entre par le conduit 4 à environ 357-C. Par un réglage approprié de la quantité d'AISi introduit et de la quantité de mercure dissous dans la partie la plus basse tassée d'alimentation en AlSi dans le
lit de filtration d'AISi non agité une certaine quantité d'alumi
nium est déposée à la surface de ses particules. Ainsi, dans la zone
du lit de filtration d'A1Si, il n'y a pas de dissolution de l'alumi
nium, au contraire il y a, du moins partiellement, un léger dépôt
d'aluminium sur les surfaces d'A1Si à cause des concentrations en
aluminium indiquées plus haut.
Plus tard, quand ces grains d'alu
minium ont atteint des niveaux plus élevés de la charge d'A1Si, cet
aluminium déposé sur les particules d'A1Si sera redissous dans la
solution de Hg-AI s'écoulant vers le bas qui a une température
plus élevée.
On maintient la partie supérieure de la cuve de dissolution
pleine d'azote sous pression provenant du conduit 14b. Le mer
cure chaud à 520 C est réparti sur toute la surface de la cuve de
dissolution par le plateau rotatif 10c ayant une plaque inférieure
perforée, assemblée à l'essieu 5d et tournant avec lui.
Un flotteur 27, à l'intérieur de la cuve de dissolution et de
séparation 5 est relié par une barre d'acier 27a à une jauge exté
rieure (non indiquée) qui est commandée électromagnétiquement
pour montrer des variations de l'épaisseur du lit de filtration
d'AISi 5c dans la cuve 5. La vitesse d'alimentation de l'alliage
d'A1Si par l'organe d'alimentation 2 peut être modifiée par des moyens de réglage manuels ou automatiques suivant les lectures de cette jauge afin d'augmenter ou de diminuer la vitesse d'alimentation en alliage d'A1Si.
La barre 27a s'étend vers le bas à travers le tube 27b. La commande électromagnétique pour la barre 27a est indiquée comme 27d. Du mercure sous haute pression du conduit 27c empêche la sortie du mercure du tube 27b.
Envisageons l'organe séparateur des résidus 11 (fig. 2), le résidu sous la pression atmosphérique arrivant depuis le conduit 4h, il se sépare de la réserve de mercure i im et flotte sur celle-ci, à partir de laquelle il est écumé par la vis transporteuse 1 lob puis déposé dans la gorge lic du conduit i id conduisant vers les sécheurs du résidu 12 (fig. 1). Le mercure de la réserve 1 lm coule à travers le conduit île vers la pompe 8b puis à travers le conduit 11f vers le manchon échangeur de chaleur 11 g entourant le conduit 4h.
Depuis le bas du manchon l lg, le mercure coule à travers la boucle 11h et dans le manchon de la vis de transport 7 puis en bas du conduit 4h où sa pression (provenant de la pompe 8b et de la pression interne de la cuve de dissolution 5) aide à transporter les particules de résidu vers le haut dans le séparateur 11. Un condenseur de mercure 111 reçoit la vapeur de mercure provenant du séparateur de résidu 11 et après l'avoir condensé il recycle le mercure condensé dans le séparateur 11 par le conduit 1 lj où il se déverse par trop-plein de la cuvette 11k pour laver les particules de résidu avec du mercure.
Le condensat de mercure provenant du condenseur 1 lui est aussi introduit par les conduits 11-1 vers le palier de l'arbre de la vis de transport 7 et de l'arbre 5d de la cuve de dissolution 5. Un conduit de trop-plein (de sécurité) lin recycle l'excès de condensat de mercure vers la cuve de la pompe 13a de la pompe 13 qui recycle le mercure à travers les serpentins échangeurs de chaleur 10a et 10b et le conduit 10 puis de nouveau dans la cuve de dissolution 5. Le niveau de mercure dans la cuve de dissolution 5 et dans le manchon de la vis de transport 7 est réglé automatiquement par des jauges de niveau 5i et 5j.
On garde le mercure et la vapeur de mercure dans le condenseur 1 li, la trémie lb, le cône d'alimentation 3, le séchoir 12, etc.
sous une atmosphère d'azote protectrice au moyen d'un ballon d'azote ou d'un cylindre d'azote télescopant 3f. On comprime l'azote provenant de cette source au moyen d'un compresseur 14a et on le garde dans des bouteilles d'azote 14 pour maintenir la pression d'azote dans la cuve de dissolution 5. L'azote dans le ballon 3f est sous une pression d'environ 100 mm d'eau au-dessus de la pression atmosphérique.
Dans le séchoir de résidu 12, on déplace le résidu solide contenant encore du mercure adhérant à lui en couches minces à travers le séchoir au moyen de vis de transport ou d'une autre manière tandis qu'on le chauffe à une température d'environ 700 C afin d'en évaporer le mercure. Le mercure vaporisé depuis le résidu passe vers le haut à travers le tube 1 ld, à contrecourant par rapport aux particules de résidu qui descendent, dans le séparateur de résidu 11 et à travers le condensateur Il i où on le condense et le recycle comme il est décrit.
Le résidu solide provenant du séchoir 12 est déchargé à travers les cônes de décharge 12a et 12b qui sont scellés contre l'entrée de l'air au moyen par exemple d'azote s'écoulant à travers le conduit 3g venant de la source d'azote 3f.
Envisageons maintenant la séparation de l'aluminium.
La solution d'A1Hg coulant à travers le conduit 10e se déplace vers un condenseur de mercure refroidi à l'eau ou un cristallisa
teur 15 (fig. I et 4) où il est pulvérisé au moyen d'une soupape de
pulvérisation à pointeau 15a dans le bas du condenseur 15 sous
une pression qui est environ la pression atmosphérique, où la
vaporisation rapide du mercure refroidit rapidement la solution et
fait cristalliser l'aluminium dans le fond légèrement conique 15b
du condenseur 15. Le fond 15b contient du mercure sur lequel les
cristaux d'aluminium se déposent et flottent. Quatre bras 1 5c por
tant des lames coupantes 15d sont mis en rotation par un arbre 15e pour maintenir le lit de cristaux d'aluminium en mouvement.
Les lames 15d empêchent les cristaux de coller aux parois d'un cristallisateur 15 et aident à déplacer les cristaux d'aluminium dans le bas d'un élévateur à godets 16 ayant des godets 1 6a qui ramassent les cristaux et les déposent dans une presse à cylindres 17 ayant des cylindres 1 7a entre lesquels sont déposés les cristaux et où ils sont essorés pour en enlever la majeure partie du mercure adhérant. Le niveau approximatif du mercure en bas du condenseur 15 et l'élévateur à godets 16 est indiqué par la ligne E
E. L'excès de mercure coule dans le puisoir 15f et hors du conduit 1 5g par un régulateur de niveau 1 5h (fig. 1) pour retourner vers la cuve de la pompe 13a.
Un électro-aimant 15s communique un mouvement de flexion au bras 15c tandis qu'il passe pardessus l'aimant. Les parois du condenseur 15 sont refroidies par un courant d'eau qui s'écoule le long des parois depuis l'entrée d'eau 15j.
Les cristaux d'aluminium formant une couche de 3 à 4 cm d'épaisseur qui flottent au-dessus du mercure au fond de l'élévateur à godets 16 sont ramassés par les godets 16a montés sur des courroies 16b se déplaçant autour des poulies 16c et ils sont déversés dins la gorge 16d qui conduit à la presse à cylindre 17.
Les parois de l'élévateur 16 sont refroidies à l'eau au moyen des conduits d'eau 16f. Une auge 16e reçoit l'eau s'écoulant le long des parois du cristallisateur 15 et de l'élévateur 16.
La buse de pulvérisation 15a est située dans un tunnel 15i qui passe à travers la tour du cristallisateur 15, et elle est montée sur une base 15r fixée à trois barres verticales mobiles 15k réglées par une barre d'élévation 15-1 qu'on peut monter et descendre au moyen du moteur 15t afin de diminuer ou d'augmenter la grosseur de l'orifice dans la buse 15a. Un regard en verre 15q permet d'inspecter l'intérieur du cristalliseur 15 et un regard en verre 16g permet d'inspecter l'élévateur à godets 16. La buse 15a pulvérise la solution d'A1Hg à environ 485 C et sous une pression d'environ dix atmosphères qui s'écoule depuis le conduit 10e directement vers le bas au milieu du cristallisateur 15 qui fonctionne à la pression atmosphérique.
Pendant la cristallisation et la fonte des cristaux d'aluminium, on empêche l'oxydation en remplissant cette partie de l'appareil (cristallisateur 15, élévateur à godets 16 et four de fusion 18) avec de l'argon provenant d'un ballon d'argon qui se dilate et se contracte ou de réservoirs de gaz télescopant 15n. On garantit la régularité de la pression atmosphérique par une connexion 15m avec le tenon du gaz expansible 15n pour l'argon ou un autre gaz inerte. Un condenseur 15p dans le raccord 15m assure que la vapeur de mercure s'échappant éventuellement du cristallisateur 15 etc. sera condensée et recyclée dans le cristallisateur.
Les gouttes de solution d'A1Hg, après leur libération à travers la soupape de pulvérisation 15a commencent à bouillir violemment jusqu'à ce que leur température ait atteint le point d'ébullition du mercure à la pression atmosphérique. Ce point d'ébullition est légèrement plus élevé que le point d'ébullition normal du mercure, 357' C, à cause de la présence d'une certaine quantité d'aluminium dissous dans le mercure résiduaire.
La solution d'HgAl pulvérisée présente une grande surface spécifique à l'atmosphère gazeuse dans le cristallisateur et elle se refroidit très rapidement, et les gouttes de cette solution d'A1Hg sursaturées sont projetées à grande vitesse vers la surface de la réserve d'A1Hg au fond d'une tour de cristallisation de 2 mètres de largeur où l'aluminium cristallise et forme une couche flottante de cristaux d'aluminium au-dessus de la réserve de mercure au fond de la tour de cristallisation. Les parois du cristallisateur 15 sont refroidies par l'eau des manchons 15j desquels coule un courant d'eau le long des parois du cristallisateur dans l'auge collectrice 16e.
Dans la presse à cylindre 17 les cristaux d'aluminium sont roulés ou essorés entre les cylindres 17a qui comportent des rainures pour former l'aluminium en barre, et qui comportent des trous pour permettre au mercure essoré de l'aluminium de passer à l'intérieur des cylindres où il coule vers le bas de l'élévateur 16.
L'aluminium est versé sur une lame déflectrice réglable 17b. Un racleur 17c empêche que l'aluminium se colle au cylindre 17a et un concasseur rotatif 1 7d ayant deux marteaux déporte les barres contre un tamis 17e qui déporte les barres les plus grandes dans l'extrémité droite de la vis de transport 17f qui les transporte dans le four à fusion 18. Les fíights à l'extrémité gauche de la vis de transport 17f ont un pas dans la direction opposée, comme l'indiquent les dessins, et transportent les particules fines d'aluminium et le mercure liquide éventuel dans le conduit de descente 1 7g refroidi à l'eau où ils sont recyclés dans la masse de cristaux d'aluminium et de mercure au fond du cristallisateur 15 et de l'élévateur 16.
Un organe de nettoyage du type peigne 17h est monté sur une barre 17i pour le nettoyage périodique des fentes dans le tamis 17e.
Envisageons maintenant le four pour la fusion de l'aluminium.
La vis de transport 17f laisse tomber les barres d'aluminium et les morceaux d'aluminium plus gros dans la gorge 18a d'un four de fusion de l'aluminium garni intérieurement de graphite 18. A ce moment, les barres contiennent environ 27% d'aluminium et 35% de mercure. Les barres d'amalgame pressées reposent en haut d'une grosse masse ou une pile 1 8b d'amalgame AIHg qui n'est pas encore fondu mais encore au stade de séchage ou d'élimination du mercure. La masse ou la pile 1 8b repose en haut d'un plateau épais de graphite penché 1 8c qui recouvre une série de plateaux de vexation en graphite à canaux 18d.
Tandis que l'aluminium vers le bas de la pile 18b est fondu, l'aluminium fondu coule en cascades à travers les canaux dans les plaques de vexation 1 8d vers le bas du four et de là dans la louche 18e. On introduit l'argon ou un autre gaz inerte en bas du four 18 par le conduit 18f ce qui inonde le four de gaz inerte.
L'argon, c'est-àdire le gaz inerte, a plusieurs fonctions c'est-à-dire: a) de protéger la doublure en graphite du four et l'aluminium et le mercure de l'oxydation; b) de participer au transfert de chaleur par convexion entre le bouclier d'acier et les cylindres de graphite ainsi qu'entre les cylindres de graphite chaud et l'amalgame d'aluminium et la masse restante d'aluminium dont on a enlevé le mercure: c) d'enlever les vapeurs de mercure à poids spécifique élevé formées dans le four, et surtout de les empêcher de s'écouler vers le bas dans la partie la plus basse du four où les dernières traces de mercure, encore dissous dans l'aluminium fondu, doivent être enlevées afin de produire de l'aluminium métallique exempt de mercure.
Dans ce but, on introduit l'argon dans la partie inférieure du four et il s'écoule vers le haut en contre-courant par rapport à l'aluminium et il est déchargé à travers la gorge d'alimentation en amalgame d'aluminium 18a. L'amalgame d'aluminium solide accumulé dans la partie supérieure du four est graduellement chauffé depuis sa température d'origine d'environ 300 à 350' C jusqu'à la température d'ébullition du mercure à la pression atmosphérique (environ 360 C). Les morceaux solides d'amalgame d'aluminium sont lentement transformés en une masse solide ayant une structure voisine de celle du coque fait avec du charbon fossile, parce que la forme extérieure des morceaux d'amalgame originel est conservée, les 35% en volume de mercure sont chassés par distillation et les trous et les pores correspondants sont conservés dans les morceaux restants.
L'argon gazeux coule dans le fond du four 18 par le conduit 18f et il recouvre l'aluminium fondu et les particules d'aluminium dans le four. L'argon gazeux et le mercure évaporé dans le four 18 passent vers le haut à travers la gorge 18a dans une boucle de condenseur refroidie à l'eau 18g où le mercure est condensé et recyclé dans l'appareil par le conduit 18h et l'argon, dont on a enlevé le mercure, est recyclé par la soufflerie 18i au bas du four 18.
L'évaporation du mercure d'un morceau d'amalgame se poursuit avec le temps de séjour de la pièce dans le four. La teneur la plus basse en mercure de l'amalgame solide se produit dans les morceaux de coque d'aluminium près de la plaque en graphite épaisse 18c. La chaleur additionnelle apportée à ces morceaux de coque d'aluminium pauvres en mercure a pour résultat de les faire fondre, l'aluminium liquide formé coule vers le bas et libère en tant que vapeur les derniers quelques pourcents de mercure incorporés dans les cristaux solides d'aluminium.
En s'écoulant vers le bas à travers les diverses cascades de plaques de vexation en graphite, l'aluminium liquide perd pratiquement tout le mercure qui est dissous, à cause de l'écoulement à contre-courant de l'argon gazeux exempt de mercure, qui maintient basse la pression partielle du mercure dans la zone de vexation.
A cause de la fusion continue de la partie inférieure des morceaux de coque d'aluminium solide, les briques d'amalgame d'aluminium ou de packing dans la partie supérieure du four se déplacent lentement vers le bas et pendant ce parcours le mercure en est séparé graduellement et continuellement.
On fournit la chaleur au moyen des brûleurs 18j alimentés par un mélange de gaz et d'hydrocarbure gazeux, et ou bien on fait circuler le gaz de combustion à travers le système de chauffage au gaz ou bien on l'évente à travers la cheminée 18k par le passage 18-1.
Envisageons maintenant le système de chauffage.
La chaleur est fournie par un brûleur à gaz ou à huile 19 qui introduit des gaz de combustion chauds à environ 1500 C dans le conduit de circulation du gaz de combustion 19a à travers lequel on fait circuler le gaz de combustion par la soufflerie 19b au-delà du serpentin de chauffage du mercure 10b. On chauffe les séchoirs du résidu 12 par des brûleurs au gaz distincts 12c. On règle la chaleur par des soupapes-papillon 19c et 19d qu'on peut régler thermostatiquement et verrouiller. On fait recirculer les gaz chauds à travers la boucle 19e. L'azote qui coule dans la décharge de résidu 12a est chauffé par un serpentin 12d dans le conduit de chauffage 19a.
Envisageons maintenant le système de chauffage du sel fondu.
On chauffe le sel fondu pour les divers échangeurs de chaleur au sel fondu dans un four à gaz 20 et on le pompe par la pompe 20a à travers le four 20 et le conduit 20b jusqu'à un réservoir de sel fondu 20c. On le distribue par le conduit 20d vers le manchon du cône d'alimentation 3 et par le conduit 20e vers l'échangeur de chaleur 4a puis on le retourne à la pompe 20a par le conduit 20f. L'excès de sel fondu coule aussi de nouveau vers la pompe 20a à partir du réservoir 20c par le conduit 20f. Depuis le réservoir 20c le sel fondu coule à travers le conduit 20g dans l'échangeur de chaleur 10a pour le chauffage préalable du mercure jusqu'à environ 470- C avant que le mercure passe à travers un serpentin de chauffage 10b pour être chauffé jusqu'à environ 520- C avant d'arriver dans la cuve de dissolution 5 à travers le conduit 10.
Depuis le conduit 20g, le sel fondu coule aussi à travers le conduit 20h vers l'échangeur de chaleur 10f où il chauffe le mercure sortant du cristallisateur 15. Depuis les échangeurs de chaleur 10A et 10f le sel fondu coule et retourne à la pompe 20a.
Afin d'empecher l'oxydation du mercure, on maintient une atmosphère d'azote, à une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique, au moyen du ballon d'azote (ou d'un réservoir d'azote gazeux) 3f au-dessus des surfaces de mercure ou de la vapeur de mercure dans les récipients de charge de l'alliage la et lb, l'organe d'alimentation 2, le cône d'alimentation 3, le réservoir de décharge du résidu 11, du séchoir 12, des cônes de décharge du résidu 1 2a et 1 2b et dans d'autres parties de l'appareil ou sans cela le mercure ou les vapeurs de mercure seraient exposées à l'air.
Dans la cuve de dissolution 5, on maintient l'atmosphère d'azote au-dessus du niveau du mercure sous une pression d'environ 19 atmosphères au moyen du compresseur d'azote 14a qui comprime l'azote jusqu'à une pression de 19 atmosphères et qui l'emmagasine dans les bouteilles d'azote 14.
Depuis les bouteilles 14, l'azote comprimé coule à travers le conduit 14b dans la cuve de dissolution 5. Une soupape de réglage automatique de la pression 14c règle la pression de l'azote péné
trant dans la cuve de dissolution 5 et une soupape de sureté automatique de la pression 14d dans le conduit 14e évente l'azote de la
cuve de dissolution 5 à travers le conduit 14e qui mène vers le
séchoir 12 lorsque la pression d'azote dans la cuve de dissolu
tion 5 est supérieure à la pression indiquée.
Dans la forme d'exécution de l'invention illustrée dans les
fig. 6, 6A et 6B, on introduit un alliage d'aluminium-silicium
contenant environ 60% en poids d'aluminium et 40% de silicium
dans un courant de transport du mercure chaud en circulation
pompé par la pompe 31 dans le broyeur 31a. On peut d'abord
casser les lingots d'alliage d'A1Si en morceaux d'environ 30
à 50 mm de section moyenne et les introduire à la température
ordinaire ou à haute température dans le courant de mercure de
transport.
On introduit alors ces morceaux d'environ 30 à 50 mm, ainsi
que toutes les particules plus petites obtenues dans le broyeur,
dans une vis de transport 32 inclinée qui les transporte dans la
partie inférieure du broyeur 31a rempli de mercure chaud. Les
morceaux d'A1Si, à cause du contact direct avec le mercure chaud,
sont rapidement chauffés jusqu'à la température désirée
d'approximativement 200 à 350 C et pénètrent dans l'espace de
forme conique 31b entre les broyeurs 31c où ils sont broyés. Les
nouvelles surfaces de l'alliage d'A1Si créées par l'action du
broyeur sont immédiatement mouillées avec le mercure de
manière connue.
Comme elles correspondent aux dimensions plus
petites des morceaux d'A1Si broyés, elles peuvent passer l'espace
libre 31b en forme de coin du moulin de broyage 31 a, flottant vers
le haut dans le mercure. Lorsqu'elles arrivent à la surface du mer
cure au-dessus de la pièce de broyage 31c, elles sortent du moulin
à travers une vis de transport 33 presque horizontale, en flottant à
la surface du mercure, et elles arrivent dans le cône mélangeur 34
où elles sont entraînées dans le tube vertical de transport 35, en
même temps que la quantité de mercure liquide nécessaire à envi
ron 357 C. Si les particules ont une section moyenne inférieure à 6 mm, on peut omettre le moulin de broyage 31a et ajouter
directement les particules d'alliage dans le cône mélangeur 34.
Il faut maintenir une certaine vitesse minimum du mélange sinon le tube de transport et de charge 35 serait obstrué par les particules solides. Cette vitesse linéaire minimum dépend de la grosseur des particules les plus grandes d'alliage d'aluminium, du type d'alliage d'aluminium et du diamètre du tube, et on a établi qu'elle était pratiquement de 50 à 100 cm par seconde.
La fig. 6B montre le tube chargeur 35 dont l'extrémité inférieure a la forme d'un serpentin 36, le tube est disposé dans un four à gaz ou à huile 37. Pendant que le mélange d'extraction passe la première partie de ce serpentin, il est chauffé jusqu'à la température d'extraction finale, par exemple jusqu'à 530 C.
On a trouvé qu'il est possible de dissoudre presque la totalité de l'aluminium soluble dans le tube transporteur et de charge si ce tube est assez long, c'est-à-dire si le temps de rétention du mélange d'extraction dans le tube transporteur chargeur est suffisamment long, et si une quantité suffisante de mercure est présente. Celà donne un avantage technique et économique important parce que ce tube transporteur et chargeur est le type d'appareil le meilleur marché pour une réaction sous pression à température élevée. Cependant il est possible d'utiliser le tube chargeur 35 et le serpentin 36 seulement comme tube transporteur et chargeur et de chauffer le mélange de mercure et d'aluminium jusqu'à la température de dissolution désirée dans le récipient de dissolution et de séparation 38 comme il sera décrit plus loin et illustré dans l'exemple 4.
Lorsqu'on a atteint la température d'extraction la plus élevée, par exemple 530' C, la dissolution de l'aluminium des pièces d'A1Si continue à une vitesse raisonnable et suivant le temps de rétention du mélange à cette température d'extraction, le rendement final en aluminium extrait de l'alliage d'A1Si ainsi que la concentration finale en aluminium dans le mercure de dissolution peut atteindre des pourcentages plus ou moins élevés des valeurs de saturation.
Après avoir traversé le serpentin 36 du tube chargeur, le mélange d'extraction est déchargé dans un récipient de dissolution et de séparation 38 qui est disposé dans un four 39 (fig. 6B). Dans certains cas, il peut être préférable, par exemple pour des raisons technologiques de limiter le rôle du serpentin 36 du tuyau d'alimentation en diminuant sa longueur, à l'introduction et au chauffage du mélange d'alimentation jusqu'à la température d'extraction maximum et de compléter la dissolution de l'aluminium dans la partie inférieure et médiane du récipient de dissolution et de séparation 38. Dans certaines formes d'exécution du procédé, le four 37 et le récipient 38 forment ensemble la zone de dissolution de l'aluminium.
Envisageons maintenant la séparation du résidu non dissous.
Au lieu de la filtration à travers le résidu et les particules d'A1Si non dissoutes, comme décrit pour la forme d'exécution de la fig. 3, ou pour suppléer à celle-ci, on peut utiliser un type de filtre à sable 40 composé de particules de sable ou de particules de résidu ayant des grosseurs des grains comprises entre un diamètre moyen de quelques millimètres à une petite fraction d'un millimètre pour séparer le résidu de la solution d'A1Hg. Ces particules de sable ou de résidu sont placées sous un grillage 41 recouvert de 1 à 3 couches de tamis d'acier à mailles différentes comme support (non indiqué). Ce sable peut consister en toute matière insoluble dans le mercure et les alliages au mercure ou en particules de résidu ; cependant, il doit être mouillable par le mercure.
Au lieu d'être situé en haut du récipient de dissolution et de séparation 38, le filtre peut être situé en bas et les conduits du récipient, etc., être inversés de manière à filtrer vers le bas au lieu de vers le haut.
Il est clair que les particules filtrantes qui doivent rester en dessous du support du filtre 41 (grillage) ne peuvent être mises en place avant que la tour filtrante 38 soit remplie de mercure.
Comme procédé le meilleur et le plus facile de mise en place des particules filtrantes, on a établi le procédé suivant:
a) On remplit la tour filtrante 38 avec du mercure à travers le cône mélangeur 34 et le tube chargeur 35-36.
b) On introduit les particules filtrantes de sable ou de résidu de la même manière qu'il est prévu pour les particules d'alliage d'aluminium, bien entendu sans celles-ci, en passant par le moulin broyeur 32, c'est-à-dire à travers le cône mélangeur 34 et le tube chargeur 35-36. Les particules filtrantes flottent immédiatement jusqu'au grillage 41 (fig. 6B).
c) Lorsque toute la quantité des particules filtrantes est intro
duite, les particules se déposent suivant leur diamètre moyen,
c'est-à-dire que les particules les plus grosses restent en haut et les
particules plus petites restent en bas, c'est-à-dire plus on descend
en s'éloignant du grillage 41, plus les particules sont petites. On
peut obtenir ce classement par un contre-courant (backwashing)
de mercure, procédé qui sera décrit en détail ci-après.
La fig. 6B montre schématiquement à titre d'exemple l'instal
lation munie d'un tel filtre pour la séparation du résidu solide de
la phase d'HgAl.
Les parties essentielles du récipient de dissolution et de séparation 38 sont une tête 42 en forme de poire avec les particules fil
trantes 40, une partie intermédiaire cylindrique 43 et une pièce
intérieure 44 à l'intérieur du cylindre à pression 50. La pièce inté
rieure 44 peut être légèrement conique vers le bas (tronquée) et le
cylindre 50 repose sur le cône 45.
Le mélange d'extraction chaud provenant du serpentin 36 du tube chargeur est déchargé dans le cône 45 et s'élève à travers la partie médiane 43 dans la zone en dessous du filtre 40. Pendant le temps de rétention des particules solides et de la phase liquide d'HgAl dans la partie médiane 43 du récipient de dissolution de
séparation 38, on ajoute une nouvelle quantité de mercure pour la dissolution au récipient 38 à travers le conduit 64 et une nouvelle dissolution de l'aluminium continue à se produire. On ajoute du mercure additionnel au récipient de dissolution et de séparation 38 à travers le conduit 63 qui s'étend du condenseur 62 à travers un serpentin dans le four 37 et le conduit 64 jusqu'à la vis transporteuse 47.
Dans le four 37, le mercure s'écoulant à travers le conduit 63 est chauffé jusqu'à la température du four d'environ 530"C, et lorsqu'on l'introduit dans la vis transporteuse 47 il agit pour lessiver dans la vis transporteuse 47 le résidu pour en enlever l'aluminium et il arrive dans le récipient 38 où il dissout une nouvelle quantité d'aluminium.
Le résidu solide est arrêté à la surface inférieure du filtre 40, tandis que la phase d'HgAl passe à travers le filtre et quitte la tour près du haut de la partie 42 en forme de poire par le conduit 46.
Le résidu solide est emporté de manière continue par la vis transporteuse 47 et il est transporté vers l'extrémité inférieure du tuyau de décharge du résidu vertical 48 d'où il est déchargé pratiquement à la pression atmosphérique dans le récipient de séparation du résidu 59.
Envisageons maintenant la cristallisation de l'aluminium pur.
La phase d'HgAl filtrée provenant du conduit 46 pénètre dans la buse de pulvérisation 56 et elle est atomisée avec le cristalliseur d'AI 57 qui est maintenu à la pression atmosphérique (fig. 6D et 7).
Pendant la pulvérisation, les particules de la phase d'HgAl sont soumises à une forte chute de pression, et une forte évaporation d'Hg a lieu jusqu'à ce que la phase de mercure restante ait atteint sa température d'équilibre à la pression atmosphérique, c'est-à-dire approximativement 357' C.
La vapeur de mercure quitte le cristalliseur 57 par le tuyau 60 et arrive dans le cône mélangeur 34 où une partie de la vapeur de mercure est condensée, ce qui maintient le cône mélangeur 34, la vis transporteuse 33 et le moulin broyeur 31 a toujours prêt de la température d'ébullition du mercure, c'est-à-dire 357 C. L'excès de vapeur de mercure arrive dans le condenseur 61 depuis le cône mélangeur 34. Le condensat de mercure provenant du conden
seur 61 s'écoule par gravité dans le collecteur du condensat 62. Il est principalement introduit dans le conduit 63 qui se termine par
un serpentin disposé dans le four 37 et relié avec le conduit 64, conduisant dans la tour filtrante, le récipient de dissolution et de
séparation 38.
Le condensat s'écoulant à travers le conduit 63
et 64 est dirigé vers le résidu solide dans la vis transporteuse 47 du
résidu (fig. 6B) et sert de liquide de lavage pour celui-ci, et ce
condensat est ajouté au mercure dans le récipient 38 comme mer
cure de dissolution additionnel.
Dans le cristalliseur 57, I'aluminium cristallise, ce qui corres
pond à la solubilité plus basse de l'aluminium dans le mercure à
environ 357 C, et à la quantité de mercure solvant qui a disparu
de la phase liquide par évaporation.
On peut effectuer une séparation rapide de l'aluminium et du
mercure par une filtration-sédimentation associée, en tournant le jet de pulvérisation de la phase d'HgAl de la buse 56 vers le bas
vers la surface d'une masse de mercure 70 en bas du cristalliseur
d'aluminium 57 qui est recouvert d'une couche 71 de cristaux
d'aluminium formés préalablement. La cristallisation de l'alumi
nium à partir de la phase d'HgAl qu'on vient de pulvériser atteint
l'équilibre tandis que les gouttelettes de la phase d'HgAl passent
la couche 71 des cristaux d'aluminium cristallisés préalablement
qui agissent comme filtres ne s'obstruant pas.
On récolte le reste des eaux mères en bas de la masse 70 de la
phase de mercure et celles-ci quittent le cristallisateur 57 par un
conduit 40a à travers un joint hydraulique et un trop-plein (non
indiqué) pour le recyclage à travers la cuve de pompage 72 et la
pompe à mercure 31 (fig. 6) jusqu'au premier stade du procédé
d'extraction. Un conduit de retour d'écoulement du mercure
depuis le bas du récipient 38 jusqu'à la cuve de pompage 80 est
indiqué en 40b. La couche 71 de cristaux d'aluminium flottant en
haut de la masse de mercure 70, favorisée par la forme en coin de
l'auge 57 du cristalliseur se déplace lentement vers la vis transpor
teuse 74 (fig. 6D) qui ramasse les cristaux et les transporte à tra
vers le joint hydraulique de mercure 73a et une vis transporteuse inclinée 74 dans l'installation pour la séparation du mercure de l'aluminium.
Une autre forme d'appareil pour la séparation du mercure de l'aluminium dans un procédé à deux stades est illustrée dans les fig. 6D, 8 et 8A, qui effectuent les stades suivants
a) La séparation de la majeure partie du mercure des cristaux d'aluminium.
b) La séparation des dernières traces de mercure de l'aluminium.
Envisageons la séparation de la majeure partie du mercure.
La séparation de la majeure partie du mercure des cristaux d'aluminium est effectuée par une centrifugeuse d'un type nouveau, bien qu'on puisse utiliser des centrifugeuses de type classique. Les centrifugeuses de type classique fournissent un outil mécanique ou un rognoir pour enlever les matières centrifugées du rotor de la centrifugeuse.
Pour la séparation de cristaux d'aluminium pur, on rencontre deux difficultés avec les centrifugeuses de type classique:
1) Le risque de contamination de l'aluminium pur avec d'autres métaux, causé par l'abrasion des outils en acier des rognoirs.
2) La pression des outils ou des rognoirs contre la couche centrifugée de cristaux d'aluminium dans le rotor d'une centrifugeuse cause, par déformation plastique et par densification, un durcissement inévitable de l'aluminium qu'on peut envisager comme étant une sorte de soudage à froid entre les cristaux d'aluminium distincts dont résulte la formation d'une masse tenace d'aluminium qu'il est difficile d'enlever du rotor de la centrifugeuse. L'utilisation de centrifugeuses de types discontinu, automatique et étanche à la vapeur diminue fortement ces difficultés.
On expliquera maintenant le nouveau procédé en se référant aux fig. 8, 8A, 9 et 10.
Dans la fig. 6D on a montré que les cristaux lâches d'aluminium formés dans le cristalliseur pulvérisateur 57 sont transportés par les vis transporteuses 74 dans une centrifugeuse 75 dont l'axe du rotor est dévié de la position verticale d'approximativement 30 .
La fig. 8 montre la coupe d'une centrifugeuse; la fig. 8A montre les ressorts tenant les anneaux de la centrifugeuse et facilitant l'oscillation, comme il sera expliqué ci-après: la fig. 9 est une coupe à travers la centrifugeuse le long de la ligne 9-9 de la fig. 8; et la fig. 10 est une coupe de la centrifugeuse selon la ligne 10-10.
De préférence le corps du rotor est composé d'un certain nombre d'anneaux 101 en feuilles qui se recouvrent formant un corps de rotor 102 du type cylindrique ou conique reliés à l'axe du rotor 100, disposés dans le récipient 103 de la centrifugeuse qui est étanche aux gaz.
Chaque anneau est relié avec son voisin supérieur et inférieur par des boulons lâches et des ressorts 104 ou d'autres pièces élastiques. De préférence l'anneau le plus supérieur est relié à un arbre 105 qui est mis en oscillation par un vibrateur 76, par exemple un vibrateur électro-magnétique. La vibration est communiquée à tous les autres anneaux 101 par l'intermédiaire des ressorts 104. De préférence on fait tourner la centrifugeuse à
300-600 tours/minute.
On conduit le procédé utilisant la centrifugeuse 75 au moyen des stades suivants (voir fig. 6D):
a) On introduit les cristaux d'aluminium, encore avec le mercure, au moyen des vis transporteuses 73 et 74 dans la centrifugeuse 75 qui tourne à pleine vitesse. Les cristaux d'aluminium
sont déposés en tant que couche 77 à la surface intérieure des
anneaux en feuilles précités du rotor, tandis que le rotor tourne à
la vitesse maximum. On sépare la majeure partie du mercure
adhérent au moyen de la force de la centrifugeuse et celle-ci quitte
le rotor par les petits espaces entre les anneaux.
b) Lorsque la quantité de cristaux d'aluminium déposés dans le corps du rotor est suffisante, on arrête les vis transporteuses 73 et 74 pour l'introduction de nouvelles quantités de cristaux d'aluminium mouillés par le mercure, on diminue la vitesse de rotation de la centrifugeuse 75 presque à zéro et on met en opération le vibrateur magnétique 76 pendant quelques secondes, afin de libérer les cristaux d'aluminium 77 des anneaux du rotor. Les cristaux d'aluminium tombent, ils quittent la centrifugeuse 75 et ils sont ramassés par un dispositif de transport mécanique 78 qui les transporte dans le four de fusion de l'aluminium 79.
On recycle l'eau mère, c'est-à-dire le mercure séparé, à travers le conduit 40c jusqu'au procédé d'extraction par Fintermédiaire de la cuve de dépôt du mercure 80 et les pompes 31 et 31a (voir fig. 1) ou bien elle rejoint l'autre eau mère, c'est-à-dire le mercure, pour une deuxième cristallisation de l'aluminium, comme indiqué plus haut et décrit ci-après dans l'exemple 3.
c) On arrête le vibrateur magnétique 76, on met de nouveau en rotation à pleine vitesse le rotor de la centrifugeuse 75, et on introduit de nouveaux cristaux d'aluminium provenant du cristalliseur d'aluminium 57 (comme il est décrit sous a).
Envisageons maintenant la séparation du mercure du résidu solide.
On peut utiliser le même procédé et pratiquement la même installation pour libérer le résidu solide de la majeure partie du mercure qui adhère à lui. Se référant à la fig. 6C, le résidu solide not- tant sur le mercure dans la boîte de sortie du résidu 59 est ramassé par la vis transporteuse 85 et introduit dans la centrifugeuse du résidu 86. On déplace alors vers l'avant le résidu centrifugé dans une autre vis transporteuse 87 où il est chauffé jusqu'à une température au-dessus du point d'ébullition du mercure. Presque tout le mercure est chassé par distillation et il est conduit par un courant d'azote ou d'argon ou d'un autre gaz inerte quelconque dans le condenseur 88 (fig. 6). Le condensat de mercure coule en retour vers la boîte de sortie du résidu 59.
Envisageons maintenant la séparation des traces de mercure de l'aluminium pur.
Se référant à la fig. 6D, dans le four 79 le mercure est chassé vers la partie supérieure 110 sans fondre l'aluminium, et il élimine dans la partie inférieure 111 les dernières traces de mercure par fusion.
Tandis que l'aluminium liquide coule vers le bas, un courant d'argon ou d'autres gaz inertes appropriés coule vers le haut et chasse d'abord les petites quantités de vapeur de mercure de la partie inférieure 111 puis les quantités plus importantes de mercure évaporées dans la portion supérieure 110. Le gaz inerte chargé de vapeur de mercure quitte le four 79 par le tuyau 91 et pénètre dans le condenseur 92 et le refroidisseur ultérieur 93. Les condensats de mercure passent par le conduit 93a vers le collecteur de mercure 62 d'où il s'écoule par le conduit 63 pour agir comme mercure de lavage et de dissolution dans le récipient de dissolution et de séparation 38. Le gaz inerte retourne par le tuyau 94 et le souffleur de gaz 95 dans le four de fusion 79.
Envisageons le filtre de nettoyage.
Si le filtre 40 devient bouché, on le nettoie par lavage à contrecourant. Le liquide de lavage à contre-courant est du mercure à haute température. Dans le cas d'une température d'extraction de 530e C, la tension de vapeur du liquide de lavage est 11 atmosphères et il faut appliquer une pression encore plus élevée afin d'empêcher le mercure dans la cuve de dissolution et de séparation 38 de bouillir. En outre, le mercure chaud de lavage doit être disponible juste au moment où le lavage est nécessaire, et l'introduction du mercure de lavage ne doit causer ni changement de température ni perte de l'équilibre de la pression entre les deux colonnes de mercure dans les tuyaux verticaux ouverts 35 et 48 qui sont pratiquement sous la pression atmosphérique dans leur partie supérieure et entre chacune de ces deux colonnes et la pression interne de la cuve 38.
Ces exigences sont satisfaites par le dispositif simple et le procédé décrits ci-après.
La fig. 6B montre la cuve 38 composée de deux pièces reliées
l'une à l'autre par une cornière 49. La partie inférieure est formée d'une partie extérieure cylindrique robuste 50 se terminant en un cône 45 résistant à la pression et une partie intérieure 44 comme indiqué plus haut. L'espace entre ces deux parties sert comme réservoir de gaz 51. A la partie inférieure, le réservoir de gaz 51 est scellé par le mercure qui remplit tous les autres espaces de la cuve 38. A la partie supérieure du réservoir de gaz 51, on soude un tube 52 reliant le réservoir de gaz 51 et la partie supérieure de la pièce en forme de poire 42 et on intercale une soupape 53 dans ce tube 52 qui sert à relier ces deux récipients ou à interrompre cette connexion.
Le tube 52, avant et après la soupape 53, est relié à une dérivation comportant des soupapes supplémentaires 54 et 55 et un dispositif de réglage de la pression 58 respectivement pour l'entrée ou la sortie du gaz. La fonction de cette partie de la cuve 38 est la suivante:
Pendant l'opération normale du filtre 40, le réservoir du gaz 51 est rempli d'argon ou d'un autre gaz inerte, par exemple d'azote, tandis que les autres espaces sont remplis d'une phase de mercure pénétrant toutes les autres matières présentes telles que des particules d'alliage d'aluminium solides, de sable de filtration et le résidu d'extraction.
Lorsque le filtre 40 commence à indiquer qu'il est bouché, c'est-à-dire si la chute de pression dans le filtre augmente, il faut conduire un lavage à contre-courant de la manière suivante:
a) On interrompt l'introduction de l'alliage d'aluminium dans le cône mélangeur 34 pendant 3 à 4 minutes, tandis que l'introduction du mercure par le tube transporteur et chargeur 3536 et l'extraction du résidu par la vis transporteuse 47 continue.
b) On interrompt l'introduction de la phase d'HgAI dans la buse de pulvérisation 56 du cristalliseur d'aluminium 57, I'arrivée de mercure dans le cône mélangeur 34 et dans la vis transporteuse du résidu 47 et la vis transporteuse du résidu 47 elle-même.
c) On ouvre rapidement la soupape 53 dans le tube à gaz 52 reliant le réservoir à gaz 51 avec l'espace 42 au-dessus du filtre. La phase de mercure dans l'espace 42 au-dessus du filtre tombe immédiatement vers le bas à travers le résidu de sable dans le filtre 40 et nettoie ce dernier, tandis que le volume correspondant de gaz inerte quitte le réservoir à gaz 51 et pénètre dans l'espace 42 au-dessus du grillage du filtre 41.
d) On ferme maintenant la soupape 53 dans le tube à gaz 52.
Le gaz inerte est aspiré à travers la soupape correspondante 55 depuis l'espace 42 au-dessus du filtre dans un dispositif de réglage automatique de la pression 58 et forcé en arrière à travers la soupape 54 dans le réservoir de gaz 51 où il reste jusqu'à ce qu'on conduise de nouveau le lavage à contre-courant. Si nécessaire, on conduit de nouveau un lavage à contre-courant, en répétant alors les stades c) et d).
e) On met de nouveau en marche l'arrivée du mercure vers le tube transporteur 35 et la pulvérisation de la phase de mercure à travers la buse 56 dans le cristalliseur d'aluminium 57 (voir fig. 6D).
f) On met de nouveau en marche l'introduction de l'alliage d'aluminium.
g) On met de nouveau en marche l'opération de la vis transporteuse du résidu 47.
Grâce à ce procédé de lavage à contre-courant, on déplace la majeure partie des particules de résidu déposées dans la couche de sable du filtre 40 pendant la période de filtration précédente vers l'ouverture d'entrée de la vis transporteuse de résidu 47, et cette vis transporteuse peut alors ramasser le résidu, l'extraire de la tour de filtration 38 et la transporter vers l'avant vers le tuyau montant vertical 48 d'où elle flotte vers le haut dans la boite de sortie du résidu 59.
Bien que dans les explications précédentes et les exemples suivants on n'a parlé que d'alliages d'aluminium-silicium, on peut utiliser tout autre alliage avec le même effet avantageux, à condition que le deuxième métal soit insoluble ou du moins seulement légèrement soluble dans le mercure. Ainsi, il est possible d'obtenir par exemple un résidu riche en béryllium (au lieu de silicium). Le beryllium est insoluble dans le mercure chaud et on peut le séparer du résidu enrichi.
Les exemples suivants expliquent l'invention. ils indiquent des formes d'exécution particulières de manière détaillée. Mais il est entendu que ces exemples ne sont donnés qu'à titre d'illustration, et qu'on peut modifier de nombreux détails sans s'éloigner de l'esprit et de la portée de l'invention.
Tous les pourcentages donnés dans les exemples sont des pourcentages en poids.
Exemple 1:
On introduit de manière discontinue 590 kg/heure d'un alliage comprenant 75% d'aluminium et 25% de silicium plus d'autres matières insolubles dans du mercure, sous forme de grains ayant un diamètre moyen d'environ 4 à 10 mm dans un récipient lb.
L'alimenteur réglable 2 introduit continuellement la même quantité, c'est-à-dire 590 kg/heure d'A1Si dans le cône d'alimentation 3 où on introduit tangentiellement un courant continu de 60000 kg/heure de mercure comme mercure de transport à environ 350 C. Celui-ci entraîne les grains d'A1Si dans le tuyau d'alimentation vertical 4 sous le cône 3 et les transporte dans la chambre de dégagement 5a où la matière solide grossière introduite flotte, vers le haut, dans le récipient de dissolution 5, tandis que les matières fines qui pourraient être formées par abrasion de la matière plus grossière, ainsi que le mercure sont aspirées dans la pompe de circulation de mercure 8 et recyclées dans le cône d'alimentation 3 par le conduit 3a.
Le mercure transporteur est mis en circulation par le conduit 4b, la pompe 8 et le conduit 3a et il ne dissout pas l'aluminium de la matière introduite, c'est-à-dire d'A1Si, parce qu'il est toujours saturé en aluminium.
Lorsque le mercure de transport, 60000 kg/heure, ainsi que la matière introduite c'est-à-dire l'AlSi passe par l'échangeur de chaleur 4a, le mélange est chauffé jusqu'à environ 360- C de sorte que l'AISi introduit arrive dans le récipient de dissolution 5 à une température d'environ 360' C. Les grains d'A1Si introduits sont disposés sous le système à aube en rotation, formant un lit filtrant d'environ 15 cm d'épaisseur en moyenne. Tandis que les grains d'AISi introduits passent lentement vers le haut, déplacés vers l'avant à cause de leur flottabilité ainsi que par l'action du système d'aubes en rotation, on introduit un courant de 61070 kg/heure de mercure de dissolution recyclé à travers un conduit 10 dans le haut de la cuve de dissolution 5 à une température d'environ 520 C.
Tandis que ce courant de mercure à 520 C et les grains d'A1Si solides s'interpénètrent par contre-courant, la température de la matière solide s'élève jusqu'à environ 520 C et la température de la phase de mercure diminue jusqu'à environ 485 C, ce qui correspond à leur capacité calorique.
Pendant cette pénétration à contre-courant, I'aluminium est lessivé des grains d'AISi par le mercure, qui quittent la cuve de dissolution 5 en bas à travers le conduit 10e sous forme d'une solution d'aluminium dans le mercure avec environ 2,1% en poids d'aluminium et une température de 485 C. En même temps la matière solide qui monte est transformée en une poudre de résidu contenant principalement du silicium et de l'aluminium résiduel, approximativement 15% d'aluminium, mouillé de manière parfaite par le mercure.
La vis transporteuse 7 oblique ramasse 174 kg/heure de poudre de résidu (calculé à sec) qui est fixée à la partie supérieure de la cuve de dissolution 5, et la fait avancer vers la connexion avec le tuyau montant vertical de résidu 4h plein de mercure, où elle s'élève grâce à sa légèreté et aidée par un autre courant d'approximativement 30000 kg/heure de mercure de transport provenant du conduit 11h et montant dans la boite de sortie du résidu 11.
Ici cette poudre flotte à la surface d'une masse permanente de mercure 1 Im, prête à être enlevée de manière continue par une autre vis transporteuse oblique 1 lob qui descend le résidu mouillé de mercure dans l'ouverture d'entrée 11 d'un séchoir de résidu 12, chauffé indirectement par des gaz de combustion jusqu'à envi ron 7002 C pour évaporer presque tout le mercure, et finalement elle est déchargée à travers un système d'écluse des récipients 1 2a et 12b refroidis à l'eau.
Dans la partie supérieure de la cuve de dissolution, on maintient, par l'addition et la libération correspondantes d'azote gazeux, provenant des bouteilles 14, un tapis permanent d'azote gazeux qui empêche que la solution d'A1Hg plus légère formée dans la cuve de dissolution de s'élever vers le haut et de se mélanger avec le résidu dans la vis transporteuse oblique 7. Un tel mélange pourrait boucher la vis transporteuse par cristallisation de l'aluminium et arrêter le procédé.
La solution d'A1Hg à 485-C s'écoule sous sa propre pression à travers le conduit 10e vers la soupape de pulvérisation 15a dans le cristalliseur 15. qui libère la solution chaude dans la grande tour cylindrique de pulvérisation 15, ayant des parois en acier refroidies à l'eau, et qui est maintenue sous la pression atmosphérique par une connexion avec le réservoir d'argon gazeux. Le jet de pulvérisation est dirigé vers la masse de mercure 15b en bas de la tour 15, recouverte d'une couche d'environ 3 cm d'épaisseur de cristaux d'aluminium déjà formés. Les gouttes de solution d'AIHg pulvérisées se refroidissent rapidement jusqu'à la température d'ébullition du mercure sous la pression atmosphérique (environ 360- C), et la cristallisation de l'aluminium, principalement en contact avec la couche de cristaux d'aluminium, a lieu.
Le mercure résiduaire, c'est-à-dire le mercure contenant 0,47% d'aluminium dissous suinte à travers la couche de cristaux d'aluminium, qui agit comme filtre, et sort de la tour de cristallisation de pulvé risation à son point le plus bas : 15g. A ce moment, il y a deux possibilités de traitements ultérieurs du mercure résiduaire, composées de 61070 ka heure de mercure et 292 kg/heure d'aluminium dissous. Une possibilité est de le chauffer d'environ 10"C par un échangeur de chaleur avec du sel fondu s'écoulant dans le manchon, de le décharger à travers un joint hydraulique de tropplein et de le faire couler en arrière par le conduit 15g dans la cuve de pompe 13a de la pompe de mercure 13 comme indiqué dans la fig. 1.
L'autre possibilité est de le refroidir jusqu'à une température plus basse, ce qui donne encore des cristaux d'aluminium purs, qui ont une pureté encore plus élevée, jusqu'à environ 99,999% d'aluminium et plus.
La couche de cristaux d'aluminium dans la tour de cristallisa tionpulvérisation 15 est maintenue en état permanent de rotation lente par les aubes 15c. Un transporteur à godets 16 ramasse de manière continue des parties de la couche de cristaux d'aluminium et les dépose dans un dispositif de pression ou dans un dispositif de centrifugation, de préférence une presse à cylindres 17, qui essore une partie du mercure adhérant aux cristaux d'aluminium.
Le mercure essoré coule en arrière vers la masse de mercure dans la tour de cristallisation/pulvérisation, les cristaux d'aluminium encore mouillés de mercure sont introduits par une vis ou un autre dispositif de transport 17f dans le four de fusion vertical à gaz ou à huile 18 où tout le mercure est chassé et l'aluminium est fondu, chauffé jusqu'à 750-800 < C, et soutiré à travers un joint hydraulique étanche d'aluminium liquide.
Dans ce cas la production est de 416 kg/heure d'aluminium avec de l'aluminium à plus de 99,95%. Cette production représente 10 tonnes par jour.
Exemple 2:
Les figures des dessins pertinentes sont les fig. 6, 6A, 6B, 6C et 6D.
On introduit 223 g par seconde d'un alliage composé de 60% d'aluminium et 40% de Si, Fe et Ti et de quantités mineures d'autres éléments, à travers un alimenteur refroidi à l'eau et la vis transporteuse inclinée 32 dans le moulin broyeur 31a rempli de mercure à approximativement 350 C. Les piéces d'alliage d'AISi chaudes, broyées et mouillées de mercure ainsi que 4067 grammes par seconde d'eau mère recyclée, comportant 29 g par seconde d'aluminium dissous passent à travers la vis transporteuse 33 et arrivent dans le cône mélangeur 34.
Simultanément, 362 g par seconde de condensat de mercure provenant du tuyau de trop-plein du collecteur de condensat 62 pénètrent dans le cône mélangeur 34 et coulent ainsi que le mercure ci-dessus, c'est-à-dire les eaux mères, et les particules d'alliage d'aluminium, grâce au propre poids de ce mélange, à travers un conduit vertical 35 de 25 millimètres, dont la partie inférieure forme un serpentin 36 ayant une longueur totale d'approximativement 160 mètres. Le serpentin 36 est placé dans un four 37 à gaz ou à huile. Après que le mélange a passé environ le tiers de la longueur totale du tuyau de 25 millimètres, il a atteint une température d'environ 530 C, qu'on maintient pendant la suite de son déplacement.
En plus des 29 g par seconde d'aluminium contenu dans les eaux mères recyclées, il se produit la dissolution de 123 g par seconde d'aluminium provenant des particules d'A1Si.
Le mélange chaud pénètre maintenant dans la cuve de dissolution et de séparation 38 ou les 98,8 g par seconde de résidu solide, contenant 89 g par seconde de Si, Fe, Ti, etc., et 9,8 g par seconde d'AI non dissous sont retenus par le filtre à sable 40 inversé.
Le résidu solide est ramassé par la vis transporteuse 47 et il est transporté vers le tube de décharge ou de montée du résidu 48.
Pendant son passage à travers la vis transporteuse, le résidu est lavé par un condensat de mercure pur chaud de 700 g par seconde, introduit par le tuyau 64 à mi-longueur de la vis transporteuse 47. Ce mercure de lavage s'écoule à contre-courant par rapport au résidu et rejoint la phase d'HgAl dans la cuve 38.
Les 98,8 g par seconde de résidu solide sont transportés par la vis transporteuse 47 vers le tube de décharge vertical 48, ils flottent vers le haut dans la boîte de sortie du résidu 59 et ils sont introduits, ainsi qu'approximativement 724 g par seconde de mercure adhérent, dans la centrifugeuse à vibrations 86 où la majeure partie du mercure adhérent est séparée du solide. Alors approximativement 395 g par seconde de résidu centrifugé pénètrent dans la vis transporteuse chauffée 87 où presque tout le mercure est chassé par distillation.
La vapeur de mercure formée est conduite dans le condenseur 88 par un courant d'azote ou d'un autre gaz inerte. Le condensat de mercure retourne par gravité dans la boite de sortie du résidu 59. Le résidu sec , qui est une poudre noire, peut être déchargé à travers un dispositif d'écluse 89.
La phase d'HgAl totale d'approximativement 5253 g par seconde passe à travers le filtre à sable 40, sort de la cuve 38 par le tuyau 46 et est pulvérisée au moyen de sa propre pression par la buse de pulvérisation 56 dans le cristalliseur d'aluminium 57 qui est à la pression atmosphérique. Grâce à la diminution de la pression, environ 700 g par seconde de mercure s'évapore, la température de la phase d'HgAl diminue jusqu'à environ 357" C et 120,5 g par seconde d'aluminium cristallise. On centrifuge ces cristaux d'aluminium, ayant approximativement 1000 g par seconde de mercure adhérent dans la centrifugeuse d'oscillation spéciale 75.
Ils contiennent encore une certaine quantité d'eaux mères, c'est-àdire de mercure et d'aluminium qui y est dissous, après la centrifugation, et ils sont transportés par le dispositif 78 dans le four de fusion 79. Après la fusion dans le four, 123 g par seconde d'aluminium quittent le four sous forme liquide à travers la sortie de décharge du bas 79a et sans traces décelables de mercure. La pureté de l'aluminium est de 99,9% d'aluminium. Par l'application d'une surface filtrante supérieure à 1 m2 dans la cuve 38, on peut encore augmenter la pureté de l'aluminium ainsi obtenu.
Les 700 g par seconde de vapeur de mercure formés dans le cristalliseur par pulvérisation 57, coulent à travers le tuyau 60 dans le cône mélangeur 34. Là la quantité de vapeur de mercure suffisante pour chauffer les eaux mères, c'est-à-dire le mercure recyclé, et les particules d'A1Si d'environ 300"C à 350"C est condensée. L'excès de vapeur de mercure coule dans le conden seur 61 et retourne en tant que mercure liquide dans le collecteur de condensat 62.
Les vapeurs de mercure formées dans le four de fusion de l'aluminium 79 sont conduites par un courant d'argon ou d'un autre gaz inerte approprié par le tuyau 91 dans le condenseur de mercure 92 et le refroidisseur subséquent 93. Les condensats rejoignent d'autres condensats de mercure du procédé qui sont partiellement utilisés comme liquides de lavage pour le résidu, une partie lorsqu'ils entrent par trop-plein dans le cône mélangeur 34 pour l'extraction du nouvel alliage d'aluminium.
Les 4067 g par seconde d'eau mère contenant 29 g par seconde d'aluminium dissous restant sont recyclés dans la cuve de pompe 72, la pompe de mercure 31 et dans le moulin broyeur 31 a où elles sont mélangées avec de nouvelles particules d'A1Si et introduites dans le cône mélangeur 34.
Exemple 3:
Cet exemple se rapporte aux fig. 7 en plus des fig. 6, 6A, 6B, 6C et 6D.
Si on désire de l'aluminium plus pur plutôt que l'aluminium obtenu selon l'exemple 2, l'eau mère de 4067 g par seconde de mercure contenant 29 g par seconde d'aluminium dissous à 357 C, provenant du cristalliseur d'aluminium 57 (fig. 6) coule à travers le tuyau 101 dans le cristalliseur 102 qui contient une masse de phase de mercure 103 et au sommet de cette masse liquide une couche 104 d'hexène liquide bouillant à 69- C/760 mm de Hg. La phase d'HgAl qui y pénètre est rapidement refroidie jusqu'à 69 C en la mélangeant avec la phase d'MgAI présente.
27 g par seconde d'aluminium extrêmement pur cristallisent et flottent à la surface de la masse de phase mercure 103. Ces cristaux d'aluminium sont transportés à travers un joint de phase mercure (non indiqué) par la vis transporteuse 105 puis dans la centrifugeuse à vibrations 106 du même type que décrit dans l'exemple comme centrifugeuse 75. Le mercure, c'est-à-dire les eaux mères, coule à travers le tuyau 122 dans la cuve de pompe 72 (fig. 6) et de là dans la pompe 31. Depuis la pompe, le mercure, c'est-à-dire les eaux-mères passent un serpentin de chauffage préalable spécial dans le four 37 et sont recyclés de là au moyen d'un tuyau direct (non indiqué) dans le moulin broyeur 31a où on l'utilise pour le traitement de 223 g par seconde de nouvel alliage d'AISi comme décrit dans l'exemple 2.
L'hexène évaporé (approximativement 0,48 kg par seconde) passe à travers le conduit 107 dans le condenseur 108 refroidi à l'eau, il est condensé et s'écoule par gravité à travers un joint hydraulique d'hexène dans le tuyau 109 pour retourner dans le cristalliseur 102 où il rejoint la couche 104 d'hexéne bouillant.
On fait fondre les cristaux d'aluminium extrêmement purs centrifugés dans le four 110 analogue au four 79 pour fondre l'aluminium décrit dans l'exemple 2. Cet aluminium contient moins que 10-6% en poids de mercure et plus de 99,99% d'aluminium.
La vapeur de mercure provenant du four 110 est conduite par un courant d'argon ou d'autres gaz inertes appropriés à travers le conduit 111 dans le condenseur 112 avec le refroidisseur subséquent 113. Le courant gazeux retourne par le tuyau 114 et la soufflerie 115 vers le four 110.
Le condensat de mercure provenant de 112 et 113, ainsi que le condensat de mercure provenant du condenseur 61 (fig. 6) coulent dans le collecteur de condensat 62 et ils sont partiellement recyclés par trop-plein dans le cône mélangeur; on les utilise partiellement pour laver le résidu d'extraction solide dans la vis transporteuse 47 (fig. 6B) et comme mercure de dissolution dans la cuve 38 après les avoir chauffés à 530 C en les faisant passer par le four 37 comme il est décrit dans l'exemple 2.
Exemple 4:
Les quantités d'alliage d'aluminium, comme dans les exemples 2 ou 3, et les quantités correspondantes de phase mercure comme solvant et comme mercure de transport sont introduites, comme il est expliqué dans ces exemples, dans le tube chargeur 35 qui a une longueur d'approximativement 50 à 60 mètres, juste suffisamment pour s'assurer que le mélange introduit est réellement chauffé jusqu'à la température d'extraction maximum désirée de 530 C. tandis que la dissolution des quantités principales d'aluminium, qui sont encore non dissoutes lorsqu'elles quittent le serpentin du tube chargeur, est conduite pendant le temps de rétention du mélange de phase mercure et de particules d'alliage d'aluminium solide dans la partie inférieure et médiane de la cuve 38.
Dans ce cas, le volume libre de la portion inférieure et médiane de la cuve de filtration 38 doit être légèrement supérieur à celui des exemples 2 et 3.
Bien qu'on ait décrit l'invention de manière détaillée, on a omis l'instrumentation automatique, les dispositifs de réglage, de mesure de pression et d'autres pièces bien connues, pour des raisons de clarté de la description et de l'illustration des divers modes d'exécution. Les exemples ont été basés sur des température de dissolution d'approximativement 520 à 530: C, mais il est entendu qu'on peut utiliser des températures de dissolution supérieures ou inférieures, en augmentant ou en diminuant de manière correspondante le pourcentage en poids d'aluminium dissous.