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" .Perfectionnements apportés au traitement de mattes conte- nant du. nickel."
La possibilité de convertir directement des mattes contenant du nickel, en nickel métallique ou en alliage métallique de nickel, a été généralement niée dans l'art métallurgique. Toutes les publications relatives à cette ques- tion montrent que les essais pour convertir des mattes con- tenant du nickel, de la même manière que les mattes contenant du cuivre, ont échouée, Ces échecs sont dûs à l'oxy- dation préférentielle du métal o de l'alliage après que la teneur en soufre à été diminuée d'une certaine valeur dans le bain fondu.
Après de longues expériences exécutées sur une grande échelle, on a trouvé que de telles mattes peuvent être con- verties avec succès en utilisant de la chaleur additionnel- le à celle qui est développée dans l'opération de conversion elle-même et en diminuant la teneur en oxygène du soufflage pendant les dernières phases de la conversion*
La chaleur additionnelle qui est nécessaire pour réussir la conversion de telles mattes contenant du nickel, peut être obtenue, soit en préchauffant l'air de soufflage
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ou. en introduisant ane matière combustible dans le soufflage ou. encore, en faisant brûler une mat ière combustible addi- tionnelle au-dessus du bain dans le convertisse or.
Si l'on fournit age matière combustible à l'air de soufflage elle peut être ane matière combustible gazeuse, liquide oa solide pulvérisée*
Il est toutefois préférable, de fournir l'unité de cha- leur additionnelle en faisant brûler ane matière combustible au-dessus du bain dans le convertisseur; par exemple, en pro- jetant la flamme d'an brûleur dans la bouche du convertisse or.
La pasticulairte de l'invention réside dans la diminution de l'action oxydante da soufflage vers la fin de la période de conversion en abaissant le pourcentage d'oxygène dans le dit soufflage après/que la teneur en soufre a été grandement réduite. On a trouvé également, que ltasage d'une matière for- mant scorie est important, sinon essentiel pour reussir l'opé- ration sur une grande échelle en évitant des pertes de pous- sière pendant la conversion et l'on a trouvé également une matière hautement réfractaire qui résiste suffisamment aux températures élevées et à l'action érosive de la charge, cet- te matière réfractaire étant de préférence, de l'alumine fondue liée avec da kaolin.
Le contrôle permanent de la tem- pératare est également ane particularité importante. De la matte de nickel pare se convertit aa mieax à une température d'environ 1600 C. tandis qu'une matte contenant da cuivre avec du nickel dans le rapport de 1 à 3, se convertit à en- viron 1500 0. Le procédé est, de préférence, exécuté dans an convertisseur Bessemer chauffé au combustible, du type habi- tuellement employé dans la fabrication de l'acier Bessemer.
Dans le dessin annexé au présent mémoire, 2 est an tel cenvertissear ayant des tuyères 3 qai sont alimentées avec de l'air ou des gaz par ane boite à vent 4, dans laquelle ar- rive un conduit d'alimentation )5. Ce conduit 5 est relié avec le tourillon creux à droite de la figure, dans lequel arrive
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le conduit 6 venant de la machine de soufflage ou d'un compres sear 7. Dans cette machine le soufflage, qui possède les sou- papes habituelles, arrive un conduit d'alimentation 8 venant d'un robinet à trois voies 9 et, lorsque ce robinet est dans la position représentée, l'air est forcé dans la boite à vent et dans les tuyères à la manière habituelle.
A gauche de la figure , an conduit d'air à basse pres- sion 10 part de l'autre tourillon creux vers un brûleur à combustible 11 qui est dirigé vers la bouche du convertisseur.
De l'air est forcé à travers ce tourillon par n'importe quel ventilateur approprié, tel que montré en 12, et , dans la forme représentée, le brûleur est alimenté en combustible par le conduit 13. Au-dessus de la bouche du convertisseur, lors- qu'il se trouve dans la position de soufflage, se trouve l'extrémité ouverte d'un conduit 14, 4 'admission de gaz d'é- chappement , qui va vers la partie inférieure d'une chambre de refroidissement et de serubbage 15. Cette chambre peut être pourvue de coke grossier au-dessus duquel de l'eau, de refroidissement est distribuée par l'arrosoir 16, l'excès d'eau sortant par le conduit 17. De la partie supérieure de la chambre, le gaz d'échappement refroidi et lavé est conduit par le conduit 18 vers la boite du. robinet à trois voies 9.
Dans l'exécution du procédé avec un tel appareil, la matte contenant du nickel est soufflée avec de l'air à la ma- nière habituelle, excepté que de la chaleur supplémentaire est fournie par le brûleur qui projette une flamme dans le convertisseur au-dessus du bain et que de la matière formant scorie, par exemple, du sable, est fournie pour fondre et former une scorie, jusqu'à ce que le soufre de la charge ait été diminué jusqu'à une proportion pour laquelle commence l'oxydation du. métal. Lorsque l'on converti de la matte de métal Monel, cette proportion est dans le voisinage de 2%. Au- dessous de ce pourcentage, l'air normal de soufflage oxyderait
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une quantité considérable de métal tandis que la combustion da soufre se poursuit. Donc, en continuant, une grande par- tie da. métal passerait dans la scorie.
Pour éviter ceci et réduire davantage la teneur en soufre sans oxydation sensi- ble du métal, le soufflage fortement oxydant des tayères est alors remplacé par an soufflage moins oxydant, neutre, ou même légèrement rédacteur. Dans la forme représentée, ceci se fait en utilisant les gaz d'échappement da convertisseur lui- même. A ce moment, le robinet à trois voies 9 est tourné de
90 , de sorte qae lesaz s'échappant da convertisseur, refroi- diset lavés. sont aspirés dans le compresseur 7 pour être forcés dans les tayères.
Dans le serubber., la température du gaz d'échappement est réduite la poussière est précipi- tée et tout l'anhydride sulfureux est pratiquement absorbé par l'eau
Le gaz purifié est principalement constitué par de l'azo- te mélangé d'anhydride carbonique provenant du combustible du brûleur et contient an faible pourcentage d'oxygène libre.
Ce pourcentage d'oxygène ne dépasse de préférence pas 3% et doit être réduit à mesure que le soa.fre diminue et approche de zéro, lorsque le soufre dans le métal Monel a atteint 0,5% ou moins. Ce réglage de l'oxygène libre est aisément effectué par le réglage approprié da combustible et de l'air alimentant le brûleur de chauffage* Un opérateur expérimenté petit aisément déterminer ceci par l'apparence de la flamne de chauffage et peut régler l'alimentation en conséquence.
En pratique, environ 30% de la totalité de l'air ou des gaz utilisés dans le convertisseur, passent par les tuyères et environ 70% sont injectés dans le brûle or.
Dans le cas d'une matte de nickel pratiquement pure, l'air doit être changé, pour réduire l'oxygène libre, plus tôt qu'avec une matte de métal Monel. D'habitude le passage aax gaz d'échappement doit avoir lieu dans an tel cas, lors- que la teneur en soufre est descendue vers environ 4%. De
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même, la teneur en oxygène da gaz d'échappement doit être plus basse pour la matte de nickel que poar le métal Monel, tandis que la température doit être maintenue plus élevée.
Le métal soufflé peut être affiné dans un four élec- trique, la manière de réduire la teneur en oxygène peut être modifiée; une autre matière de revêtement da. convertisseur peut être utilisée et d'autres modifications peuvent $tre faites sans que l'on s'écarte de la portée de l'invention.
REVENDICATIONS.
1. Dans an procédé pour éliminer le soufre d'une mette ou de métal nickel ou nickel-cuiver les opérations qui consis- tent à les traiter à l'état fonda, par de l'air soufflé et à fournir de la chaleur additionnelle à la réaction.
2 La méthode pour éliminer le soufre au-dessous de 1% du nickel ou d'an alliage nickel - euivre dans laquelle le métal fonda à une température comprise entre 1380 C et 1750 C est soumis à an soufflage à gaz, de dit soufflage à gaz ayant alternativement et périodiquement an caractère oxydant et réducteur .
3. Dans le procédé pour éliminer le soufre d'une matte ou de métal nickel ou nickel-cuivre, les opérations qui con- sistent à les traiter à l'état fonda avec un soufflage gazeux, et à brûler simultanément ane matière combustible de manière à fournir d'autres unités de chaleur à l'opération.
4. Dans le procédé d'élimination da soufre d'une matte ou de métal nickel ou nickel -cuivre , l'opération qui consiste à traiter la matte ou le métal à l'état fondu avec un souf- flage contenant an mélange d'air et de combustible.
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". Improvements to the treatment of nickel-containing mattes."
The possibility of directly converting mattes containing nickel, to metallic nickel or nickel metallic alloy, has generally been denied in the metallurgical art. All the publications relating to this question show that attempts to convert mattes containing nickel, in the same way as mattes containing copper, have failed. These failures are due to the preferential oxidation of the metal. o of the alloy after the sulfur content has been reduced by a certain value in the molten bath.
After long experiments carried out on a large scale, it has been found that such mattes can be successfully converted by using additional heat to that which is developed in the converting operation itself and by decreasing the heat. oxygen content of the blowing during the last stages of the conversion *
The additional heat which is required to successfully convert such nickel-containing mattes can be obtained either by preheating the blast air
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or. by introducing ane combustible material into the blowing or. again, by burning additional combustible material above the bath in the gold converter.
If combustible material is supplied to the blowing air, it can be a gaseous, liquid or pulverized combustible material *
It is preferable, however, to provide the additional unit of heat by burning combustible material above the bath in the converter; for example, by throwing the flame of a burner into the mouth of the gold convert.
The pasticulairte of the invention lies in the decrease in the oxidizing action of the blowing towards the end of the conversion period by lowering the percentage of oxygen in said blowing after the sulfur content has been greatly reduced. It has also been found that the sealing of a slag forming material is important, if not essential, for successful operation on a large scale by avoiding losses of dust during conversion, and it has also been found a A highly refractory material which is sufficiently resistant to high temperatures and to the erosive action of the filler, this refractory material preferably being fused alumina bound with kaolin.
The permanent control of the tempera- tare is also an important feature. Par nickel matte converts to mieax at a temperature of about 1600 ° C., while a matte containing copper with nickel in the ratio of 1 to 3 converts at about 1500 ° C. The process is , preferably performed in a fuel heated Bessemer converter of the type conventionally employed in the manufacture of Bessemer steel.
In the drawing appended hereto, 2 is such a cenvertissear having nozzles 3 which are supplied with air or gases by a wind box 4, into which a supply duct 5 arrives. This duct 5 is connected with the hollow journal on the right of the figure, in which arrives
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the pipe 6 coming from the blowing machine or from a compress sear 7. In this machine the blowing, which has the usual valves, arrives a supply pipe 8 coming from a three-way valve 9 and, when this valve is in the position shown, the air is forced into the wind box and into the nozzles in the usual way.
To the left of the figure, a low pressure air duct 10 leads from the other hollow journal to a fuel burner 11 which is directed towards the converter mouth.
Air is forced through this journal by any suitable fan, as shown at 12, and, in the form shown, the burner is supplied with fuel through duct 13. Above the converter mouth , when in the blowing position, there is the open end of an exhaust gas inlet duct 14, 4, which goes to the lower part of a cooling chamber and serubbage 15. This chamber may be provided with coarse coke above which cooling water is distributed by the sprinkler 16, the excess water exiting through the pipe 17. From the upper part of the chamber , the cooled and washed exhaust gas is conducted through line 18 to the box. three-way valve 9.
In carrying out the process with such an apparatus, the nickel-containing matte is blown with air in the usual manner, except that additional heat is supplied by the burner which projects a flame into the converter. above the bath and slag-forming material, for example, sand, is supplied to melt and form a slag, until the sulfur in the feed has been decreased to an amount at which oxidation begins of. metal. When converting from Monel metal matte, this proportion is in the neighborhood of 2%. Below this percentage, the normal supply air would oxidize
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a considerable amount of metal while the combustion of sulfur continues. So, continuing, a great deal of da. metal would pass into the slag.
To avoid this and further reduce the sulfur content without noticeable oxidation of the metal, the strong oxidizing blowing of the tayères is then replaced by a less oxidizing, neutral, or even slightly reducing blowing. In the form shown, this is done using the exhaust gases from the converter itself. At this time, the three-way valve 9 is turned
90, so that the gas escaping from the converter, coolant washed. are sucked into the compressor 7 to be forced into the harrows.
In the serubber, the temperature of the exhaust gas is reduced, dust is precipitated and all the sulfur dioxide is practically absorbed by the water.
The purified gas is mainly nitrogen mixed with carbon dioxide from the burner fuel and contains a low percentage of free oxygen.
This percentage of oxygen is preferably not more than 3% and should be reduced as the sulfur decreases and approaches zero, when the sulfur in the Monel metal has reached 0.5% or less. This free oxygen adjustment is easily effected by the proper adjustment of the fuel and air supplied to the heater burner. An experienced operator can easily determine this by the appearance of the heater flame and can adjust the fuel supply. result.
In practice, about 30% of all the air or gases used in the converter, pass through the nozzles and about 70% are injected into the gold burner.
In the case of a substantially pure nickel matte, the air must be changed, to reduce free oxygen, sooner than with a Monel metal matte. Usually the passage to the exhaust gas must take place in such a case, when the sulfur content has fallen to about 4%. Of
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Likewise, the oxygen content of the exhaust gas must be lower for the nickel matte than for the Monel metal, while the temperature must be kept higher.
The blown metal can be refined in an electric furnace, the way of reducing the oxygen content can be changed; another coating material da. converter can be used and other modifications can be made without departing from the scope of the invention.
CLAIMS.
1. In a process for removing sulfur from a metal or nickel or nickel-copper metal, the operations which consist of treating them in the molten state, with blown air and supplying additional heat to the reaction.
2 The method for removing sulfur below 1% of nickel or a nickel-copper alloy in which the metal melted at a temperature between 1380 C and 1750 C is subjected to a gas blowing, said blowing at gas having alternately and periodically an oxidizing and reducing character.
3. In the process for removing sulfur from a matte or nickel or nickel-copper metal, the operations which consist in treating them in the molten state with a gas blowing, and simultaneously burning a combustible material in such a manner. to supply other heat units to the operation.
4. In the process of removing sulfur from a matte or a nickel or nickel-copper metal, the operation of treating the matte or the metal in the molten state with a blowing containing a mixture of air and fuel.
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