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Procédé et appareils pour la raffinage du plomb d'oeuvre contenant divers métaux.
La présenteinvention concerne le raffinage du plomb et l'argent/ , d'ceuvre qui contient d'autres métaux tels. que le cuivre, l'or/.
Dans l'exposé qui va suivre,on désignera par:
Métaux d'alliage.,le cuivre ou l'or ou l'argent et leurs mélanges qui forment.des alliages avec le zinc (avec ou sans plomb ) et qui , contenus dans leplomb d'oeuvre ,
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doivent être retirés, à la fois en raison de leur valeur Gommera / propre et en vue d'obtenir du plomb assez pu-- pour le . Alliages : Ceux du zinc (avec ou sans plomb) et des dits métaux d'alliage.
Déchet résiduel : le déchet restant après traite- ment et qui ne contient plus qutune quantité relativement faible de l'un au de plusieurs des métaux d'alliage.
Croûtes: certains alliages des métaux d'alliage avec le zinc et le plomb (avec ou sans plomb) qui se for- ment au refroidissement du bain de plomb d'oeuvre en tant qu'ils ne se confondent pas avec les alliages en propor- tions définies qu'on appellera dans la suite solutions con- juguées.
Pour le raffinage du plomb par le procédé bien connu de Parles, oa à l'habitude d'incorporer au bain de plomb une certaine quantité de zinc, suffisante pour for- mer des alliages déterminés entre le zinc et les métaux en question qu'il s'agit d'extraire. Le plomb est ensuite refroidi, ce qui provoque la séparation des alliages, et coatis la température pendant ce refroidissement est infé- rieure aux points de fusion desdits alliages,ils se sépa- rent sous forme de croûtes. Ces croûtes, en raison de l@ur poids spécifique inférieur à celui du plomb liquide, sur- nagent,puis sont enlevées, laissant un plomb résiduel re- lativement pauvre en ces métaux.
Les croûtes obtenues suivant ledit procédé Parkas contiennent habituellement une quantité considérable de plomb occlus dont l'enlèvement s'effectuait en sou- mettant ces croûtes soit à une liquation,soit à une com- pression.
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Pour l'application du procédé Parkas tel qu'il est universellement pratiqué, la quantité de zinc ajoutée au plomb d'oeuvre, ainsi que la température à laquelle est élevé le bain de plomb, ne suffisant pas pour former des - solutions conjuguées.
Or le but de la présente invention est de diminuer le prix de revient et d'augmenter l'efficacité des opérations grâce auxquelles le plomb d'oeuvre contenant les dits métaux d'alliage peut être rafiiné pour le dé- barrasser de ces métaux d'alliage; en établissant, d'un côté, des alliages relativement riches en ces métaux d'allia- gd et pauvres en plomb , et de l'autre côté, un plomb ré- siduel assez pauvre en ces métaux d'alliage pour avoir une valeur commerciale.
Conformément à l'invention le raffinage du plomb d'oeuvre peut être effectué suivant un procédé, soit continu, soit intermittent, et les divers métaux d'alliage pourront être retirés de préférence du bain de plomb pour donner des alliages riches en l'un ou l'autre ou plusieurs des métaux d'alliage, d'après l'ordre de leurs poids spé- cifiques.
Le Demandeur a trouvé qu'en incorporant au bain de plomb contenant les dits métaux d'alliage, une quantité de zinc plus forte en proportion que pour le pro- cédé Barbes usuelle! en maintenant une température suffi- samment élevée des couches superposées de solutions conju- guées, se forment la solution supérieure contenant le dit alliage et la solution inférieure qui refroidit au voisinage de la température eutectique,donnant du plomb résiduel.
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L'invention comprend donc certaine perfec- tionnements dans le raffinage d'un bain de plomb contenta des métaux d'alliage, qui consistent à incorporer du zinc à ce bain en quantités assez grandes et à maintenir la température nécessaire pour fermer des couches fondues distinctes de solutions conjuguées. La couche supérieure est constituée par l'alliage en question, qu'on veut sé- parer, et la couche inférieure est constituée par un plomb qui, , si l'on veut, peut être refroidi au voisinage de sa température entectique pour produire d'une part du plomb pauvre résiduel et d'autre part des alliages sous forme de croûtes relativement riches en zinc.
L'invention comprend aussi la séparation des alliages des métaux d'alliage grâce au dosage de la quantité de zinc incorporée au plomb d'oeuvre et au réglage de la température du mélange, de manière à former des sblu- tions conjuguées, la solution supérieure contenant un al- liage riche en un certain métal d'alliage qui se différencie des autres métaux d'alliage.
Par exemple, un plomb d'oeuvre contenant du cuivre, . e l'or et de l'argent peut 'être traité conformé- ment à l'iavention en incorporant une certaine quantité de zinc au bain de plomb et en maintenant ce dernier à une température permettant d'obtenir un alliage relativement riche en cuivre et en or,mais pauvre en argent,ainsi qu'un bain du plomb résiduel relativement pauvre en cuivra et en or, mais riche en argent. Ou bien encore, -en incorporant de plus fortes quantités de zinc au bain de plomb, on pourra obtenir un alliage relativement riche en cuivre et en or et en argent, ainsi qu'un bain de plomb relativement pauvre en uuivre,en or et en argent.
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Grâce à cette méthode de traitement, le De- mandeur est à même de retirer le cuivre et l'or et l'argent du plomb d'oeuvre en une seule opération ou bien en plu- sieurs opérations successives dans lesquelles la quantité ,de zina présente sera réglée de manière à extraire de pré- férence le cuivre et l'or et ensuite l'argent. Ce traite- ment est susceptible de nombreuses modifications, du fait de. l'affinité iifférente de zinc pour les divers métaux d'alliage. Le zinc présente. une affinité un peu plus grande pour le cuivre que pour l'or si bien qu'il est possible, en incorporant une proportion relativement faible de zino dans le bain de plomb et en le chauffant à la température requise, d'obtenir des alliages relativement plus riches en cuivre qu'en or.
En pratique néanmoins,comme des dif- férenses dans l'affinité du zinc. pour le cuivre et l'or sont bien faibles, le Demandeur préfère former des alliages aussi riches que possible en cuivre et en or à la fois.
Pour la mise en oeuvre industrielle de l'in- vention il faudra tirer parti de la quantité de zinc contenue dans les croûtes formées pendant le refroidissement de la solution basse au voisinage de la température eutectique; la teneur en zinc de ces croûtes peut fournir une partie de zinc indispensable pour les traitements variés inter- venant au cours du raffinage ce qui permet de sérieuses économies dans la consommation de zinc que nécessite le procédé.
De même, pour l'application industrielle da l'invention,il sera préférable d'incorporer au bain de plomb la quantité convenable de zinc. et de maintenir la température au degré nécessaire pour liquéfier l'alliage
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de manière à former des solutions conjuguées superposées dont la supérieure consiste en une alliage qu'on séparera, la couche inférieure étant un bain de plomb qui, refroidi aux environs de sa température eutectique,donne du plomb pauvre résiduel, d'un part et d'autre part, des alliages à l'état de croûtes qui serviront à constituer une partie de la quantité de zinc nécessaire pour former lesdites so- lutions conjuguées.
Pour le traitement, il n'est pas indis- pensable que la Solution du fond produite à chaque traite- ment,soit refroidi aux environs de sa température eutecti- que $.fin d'obtenir un plomb résiduel relativement exempt de métaux d'alliage. Néanmoins, en vue d'assurer le meil- leur rendement par rapport à la consemmation de zinc et la quantité de croûtes formées au cours du refroidissement de la solution du fond, il sera avantageux de la refroidir au voisinage de sa température entectique.
Cette méthode perfectionnée pour le raffinage du plomb d'oeuvre peut 'être réalisée en traite- ment continu ou intermittent et s'applique aux chaudières découvertes ordinaires qui sont actuellement en usage.et aussi aux fours à réverbère ou tous autres récipients ap- propriés, ou bien encore aux chaudières spéciales qui vont être ici décrites ou enfin à une combinaison de ces dis- positifs autrement dit, une partie du traitement peut se faire dans un four à réverbère ou récipient convenable et l'autre partie dans une chaudière appropriée.
Dans un premier mode de mise en oeuvre du raffinage en chaudières découvertes, la quantité requise de zinc (sous forme de lingots du commerce, avec ou sans croûtes obtenues par le refroidissement de la solution basse
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du traitement correspondant de la charge précédente) est incorporée à la charge de plomb d'oeuvre dans la chaudière (qui peut être un bain de plomb qu'il s'agit de raffiner et qui contient les métaux d'alliage,ou bien encore un ré- sidu de plomb pauvre provenant d'un traitement antérieur).
Ce mélange est chauffé à la température requisepour la formation de solutions conjuguées superposées.dont la supé- rieure comprend l'alliage que l'on veut obtenir et qu'on sépare, et dont la solution inférieure est, ou bien re- roidie, ou bien transférée dans un autre récipient du type approprié et alors refroidie, de préférence au voi- sinage de la température entectique du bain résiduel.
Les croûtes formées au refroidissement del la solution basses sont séparés du bain et ajoutées lors du traitement correspondant de la charge suivante.
La méthode ci-dessus décrite peut être ré- alisée dans un four à réverbère ou tout autre récipient approprié/dans lequel-.il sera possible de maintenir la tem- pérature 'requise et de former les couches liquides des so- lutions conjuguées. Lorsqu'on opère dans des fours à ré- verbère, il est nécessaire d'empêcher l'oxydation du bain, par exemple en assurant une atmosphère réductrice dans le four ou en. formant une couche superficielle liquide d'une substance telle qu'une sel. Ou bien encore, un four à ré- verbère peut servir à réchauffer le bain à la température requise avant son entrée dans la chaudière de séparation.
Au lieu d'incorpo@@r le zinc au plomb dans la chaudière même, cette addition peut 'être effectuée dans une chaudière particulière par exemple en faisant passer le plomb d'oeuvre liquide à travers un bain ou une couche de zinc fondu avant l'arrivée dans la chaudière.Ou bien au lieu de former et
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séparer en même te.nps, les solutions conjuguées, dans nne seule et même chaudière ou autre récipient, la procédé peut 'être réalisé en utilisant une chaudière pour l'in- corporation de la quantité requisede zinc au plomb et pour maintenir la température nécessaire à la formation des solutions conjuguées, et ensuite,
en déversant celles- ci dans une autre chaudière où-le bain sera refroidi à la température voulue pour la séparation de l'alliage de la solution conjuguée et même, si on le désire, des croates formées.
Quand un traitement 'de cette espèce est réalisé dans les chaudières découvertes ordinaires à pré- sent utilisées, l'épaisseur de la couche superficielle de la solution conjuguée supérieure qui comporte l'alliage est relativement faible, en raison de sa grande étendue, de cel- le sorte qu'il est très difficile d'en effectuer la sé- paration sans la aontaminer et mêler avec la couche infé- rieure de la solution. De plus, ces chaudières découvertes, actuellement employées ne peuvent servir qu'à un traitemeit intermittent suivant l'invention.
C'est pourquoi le traitement dudit bain doit être effectué,de préférence en imposant au mélange ré- chauffé la forme d'une colonne mince relativement haute de telle sorte que sa partie supérieure puisse être main- tenue à température plus élevée que sa partie inférieure.
L'invention porte sur un appareil per- mettant d'effectuer le traitement de cette manière et constitué par un récipient dans lequel le plomb forme une colonne étroite de métal fondu des températures différen- tes pouvant être appliquées aux diverses régions de la colonne.
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L'appareil construit conformément à l'in- vention comprend une ou plusieurs chaudières profondes et étroites a'est-à-dire,des chaudières dont les dimensions sont choisies en sorte que leur profondeur est plus grande que leur diamètre, contrairement à ce qui se fait pour les chaudières découvertes et peu profondes habituelle- ment utilisées et dont la forme est très sensiblement hé- misphériques.Ces nouvelles chaudières pourront avoir toute forme convenable,autrement dit elles pourront être de sec- tion droite,circulaire ou ovale et de forme cylindrique , conique ou à "gradins" c'est-à-dire à diamètres différents qui peuvent aller en diminuant ou en augmentant vers le bas.
Ces chaudières pourront constituer des unités distinctes ou former des séries ou batteries de telle sorte que le mé- tal sortant du déversoir de l'une d'entre elles serve alimenter la suivante quand on opère en travail continu.
Des moyens sont donc prévus pour maintenir les diverses régions de ces chaudières à des températures dif- en férentes, d'autres termes, le sommet sera soumis à une température .relativement élevée etle fond de la chaudière à une température plutôt basse; dans certains cas et lors- que la température du plomb est voisine du point euteoti- que du métal qutil contient, on maintiendra autour de l'orifice de décharge une température un peu plus élevée qu'au fond de la chaudière.A cet effet, on peut adopter ntimporte quel dispositif convenable comme par exemple, un appareil de chauffage électrique, mais pour la métallurgie industrielle,le Demandeur préfère monter les chaudières dans une maçonnerie comportant des aarneaux convenables avec des brûleurs à combustible liquide ou gazeux,
si bien qutune région quelconque de la chaudière pourra être
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chauffée à une température relativement élevée tandis qu'une autre région sera maintenue à une température relativement basse, grâce au réglage des brûleurs dans cette région, pu par la circulation d'air froid autour de cette région, si cela devenait nécessaire.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé donné à titre d'exemple. fera bien com- prendre de quelle manière l'invention peut être réalisée.
La fig.l représente en coupe verticale un appareil établi conformément à l'invention.
La fig. 2 est une vue en coupe horizontale partielle suivant 2-2 de la fig.l. la fig.3 est une coupe horizontale simi- laire suivant 3-3 de la fig.l.
Les figs. 4 et 5 sont des coupes verticales d'une partie d'une chaudière faisant voir les dispositifs utilisés pour le mélange des métaux.
Le procédé de traitement du plomb d'oeuvre conforme à l'invention peut être réalisé avec les fours et chaudières actuellement en usage, mais on va décrire à titre d'exemple son application à l'appareil perfectionné qui a été imaginé par le Demandeur.
Cet appareil est avantageusement constitué par des récipients 10, longs et étroits, en fonte de fer ou tous autres matériaux pouvant résister aux températures qu'ils devront nécessairement subir. Ainsi sur la fig.l, on voit une batterie de deux de ces chaudières 10. Les chaudières sont ouvertes au sommet et comportent avanta- geusement des moyens permettant l'enlèvement continuel ou intermittent du uétal liquide par le bas de ]a chaudière.
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A cet effet, ces chaudières présenteront ou bien un ori- ou canaux/ fioe de' coulée convenable, ou bien des becs-déversoirs 13, dirigea vers le haut. La bord supérieur 14 de ces becs sera de préférence situé un peu plus bas que le collet supérieur des chaudières 10 et à la demande, ces basa remontants pour- ront présenter plusieurs orifices de coulée afin de pouvoir régler la hauteur du déversoir suivant les nécessités éven- tuelles.
Des moyens sont prévus pour soumettre les différentes parties de ce récipient à des températures dif- férentes, par exemple, en établissant deux ou plusieurs carneaux circulaires 11 et 12,entourant certaines régions de la chaudière.Ces oarnaux 11 et 12, sont de préférence indépendants, mais pouvant avoir des canaux de communica- tion,afin de pouvoir maintenir toute température voulue en un ou plusieurs points particulière de ladite chaudière.
Si on désire avoir une température élevée, dans la partie supérieure de la chaudière, le carneau 11 entourant cette région est établi de façon à pouvoir y maintenir une haute température et à cet effet, il comporte un brûleur 15 à combustible liquide ou de toute autre nature.
Comme dans la région inférieure de la chaudière il est généralement utile d'avoir une température relativement basse, par exemple la température eutectique du plomb résiduel,le ou les carneaux 12 entourant la région basse de la chau- dière ou du récipient pourront, outre les moyens de chauf- fage tel qu'un brûleur 16, comporter un dispositif de re- froidissement,tel que des tuyaux pour la circulation de l'air frais ou de l'eau froide,lesdits oarneaux 12 étant alors séparés du oarneaux principal au moyen d'un registre
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convenable.Dautr part, dans certaines opérations,
il est avantageux que le plomb à son entrée dans le canal d'évacu- ation 13 ait exactement la température autectique du plomb résiduel, pour empêcher sa solidification et toute obstrua- tion dans la courant continu du plomb, et à cet effet, ces déversoirs 13 pourront être équipés avec un carneau d'en- tourage indépendant 17 qui comporte un brûleur 18.De cette façon, ils pourront être réchauffés et conserver une Para- pérature un peu plus élevée.
la chaudière peut être constituée par une seule pièce de moulage, et cependant, si la région supérieure du récipient doit être maintenue à des tempé- ratures très élevées, celle-ci sera plus sujette à se dété- riorer ou se fendre, et c'est pourquoi le Demandeur utilise de préférence un récipient exécuté en deux ou plusieurs pièces à collerettes 19 et 20 qui serviront à les boulonner ou assembler de toute autre façon,de telle sorte que la partie supérieure pourra être renouvelée de temps en temps sans avoir à démonter ou déranger la région inférieure.
Dans le but d'assurer un joint très sensiblement herméti- que au métal, les deux collerettes 19 et 20 présentant avantageusement une gorge circulaire 21, dans laquelle est monté un tuyau de circulation d'eau 22, oe qui fait que tout métal pénétrant dans le joint se solidifie en em- pêchant les fuites.On peut encore munir la gorge 21 d'une garniture appropriée.
Afin que la température du plomb à l'extrémité inférieure de la colonne puisse être déterminée avec précision, les chaudières comportent avantageusement un ou plusieurs tubes obliques 10' pouvant loger des couples paramétriques.
En vue de permettre un traitement
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continu le plomb d'oeuvra sera versé sans arrêt par le haut de la chaudière avec la quantité requise de zinc, et de la même manière, le plomb résiduel s'évacue continuellement par le fond de la chaudière, l'alliage de la couche supé- rieure de solution conjuguée étant enlevé de façon continue ou intermittente.Dans certains cas, il peut être souhaitable d'ajouter la quantité nécessaire de zinc au bain de plomb avant de l'envoyer au sommet de la chaudière, par exemple dans un récipient ou four particulier.
Si le traitement a plutôt pour objet l'enlèvement des métaux d'alliage, il sera réalisé dans une série de chaudières à travers les- quelles le bain de plomb passe de l'une à l'autre, sauf la dernière, avec la proportion de zinc chaque fois néces- saire. Les alliages contenus dans la couche supérieure des solutions conjuguées qui se fomment dans chacune des chau- dières seront enlevés continuellement, ou de temps en temps.
On décrira plus loin à titre d'exemple, deux méthodes de mise en oeuvre du procédé conforme à l'in- vention.
Le plomb d'oeuvre est amené de façon conti- nue dans la chaudière 10,avec la quantité voulue de zino, la partis supérieure de la chaudière 10 étant maintenue à une température supérieure au point de liquéfaction de l'alliage contenu dans la couche supérieure des solutions conjuguées. A cet effet,un brûleur 15 est agencé dans le cerneau 11, tandis que le fond de la chaudière 10 est main- tenu à une température graduellement décroissante jusqu'à la base, grâce au réglage de la température dans le carneau 12. La température à l'entrée du bec 13 est voisine du point eutectique du plomb résiduel.
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1 a iientzztion continue en plomb d'oeuvre dans la chaudière 10 provoque la formation oonti-
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nue d'une couche supérieure de solution conjuguée contenant un alliage d'un ou de plusieurs métaix d'alliage et ensuite un déversa.tient continu du plomb pauvre à travers le bec 13. pendant le passade du plomb.à. travers la chaudière,des croûtes se forcent à sa partie inférieure par suite du re- frcidissement.Ces croûtes remontent à la partie supérieure de la chaudière, où. elles grossissent la suditecouche de solution conjuguée.En cas de bes3in, on peut prévoir un dispositif pour assure le mélange plus ou moins complet.
Ce dispositif pourra être constitué par un agitateur 23, calé sur un arbre 24 et monté dans un cylindre 25 situé dans la région supérieure de la chaudière (fig.4).Ou bien encore, comme le montre la fig. 5, un arbre central 27 peut porter des plaques ou palettes 26 ajourées, en chicane ou en quin- conce pour faire descendre le plob dans la chaudière.La température de la partie supérieure de la chaudière 10 est maintenue au-dessus du point de fusion de l'alliage recherché et, de la sorte, l'arrivée continue du plomb d'oeuvre contenant les métaux d'alliage et le zinc provo- quera dans la chaudière 10 la formation continue de solu- tions conjuguées dont la plus haute contient un alliage riche en un ou pluisuers desdits métaux d'alliage.
Par conséquent, le plomb est continuellement soumis au traitement pendant son passage àntravers la ahan- dière 10,pour la séparation du ou des métaux d'alliage par- ticuliers, de telle sorte que lorsque ce plomb arrive au fond de la chaudière 10,maintenu à une température voisine du point eutectique du plomb pauvre , il sera presque dé- barrassé desdtis métaux dtalliage.
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En maintenant le canal 13 à une température au- dessus du point eutectique du plomb pauvre, ae dernier ne peut se solidifier au moment où il découche dudit canal 13; il se produit donc un déversement continuel à travers l'orifice 14. Ainsi en enlevant, de façon continue ou par intermittence, la couche supérieure d'alliage, par coulée ou épuisement, et en assurant toujours le débit du plomb pauvre à travers le canal 13, on pourra réaliser une ali- mentation continue de la chaudière 10 en plomb d'oeuvre contenant le métal d'alliage.
Pour bien faire comprendre la variante ci-dessus décrite de l'invention, on va indiquer le ré- sultat d'una opération réalisée par le Demandeur aux forges de Port Pirie,(Australie du Sud).
EXEMPLE I. Un plomb d'oeuvre contenant:
Argent ..................1 kg 770 par tonne
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Or ......................0 g 065
CUivre ..................0 004 pour cent.
Zinc ....................0 2 pour cent. était continuellement fourni au sommet d'une chaudière sem- blable à celle qui est représentée sur le dessin annexé , en même temps qu'une addition périodique de zinc en lingots du commerce équivalant à 7,5 kg par tonne de plomb traité.
La région supérieure de la chaudière était maintenue à une température d'environ 700 et la région basse de la chau- dière refroidis à une température d'environ 335 , le canal 13 ayant une température de 400 . Une couche de solution conjuguée se formait continuellement dans le haut de la chaudière et était, de temps en temps,enlevée à raison d'environ 7 kg par tonne de plomb traité et donnait à l'essai l'analyse suivante:
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Argent .....................251 kg par tonne(001t 29,1%) Or ......................... 9 ,g par tonne Cuivre ....................0.57/J
ZINC .......................63.3
Plomb ......................10.5 % tandis que le plomb pauvre sortant du bea de la chaudière donnait à l'essai:
argent .....................6 g 2 par tonne
Zinc .......................0. 56%
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Or .........................Traaes cuivre .....................raoes
La chaudière utilisée pour cet essai avait un diamètre de 610 mm et une profondeur de 2m75,
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l'alimentation étant maint enua, pendant une période de temps considérable, supérieure à 100 tonnes par jour, quoi- qu'on ait pu constater qu'une alimentation bien plus forte aurait pu être maintenue, mais 1'opération fût restreinte par les fournitures disponibles de plomb découvre et la nature provisoire de l'installation.
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Leopéxation ci-dessus décrite,réalisée d'axéa'Q,tion/ à titre doupirlenae à Port Pirie,êt&it té.
par la nature du matériau constituant la chaudière uti- lisée de la fonte dans le oas présent,mais il est cer- tain que si la partie supérieure de la chaudière était constituée par un matériaux pouvant résister à une tira-
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pérature compris. entre 800 et 850".permettant de former des alliages à point de fusion supérieure,en tant que se- lutions conjuguées, on pourrait réaliser une séparation
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différentielle des métaux dalliage otest-à-dire du cuivre , de ltor et de lrargant.On va donc décrire, à titre dexem- ple, un traitement basé sur les constatations ci-dessus relevées: EXEMPLE II.- Un plomb d'oeuvre donnant à l'ana/ lyse:
Argent.................. ! kg 842 par tonne Or ..................... 4 g par tonne
Cuivre ................. 0.095
Zinc ................... Traces.
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est envoyé continuellement dans la première chaudière d'une batterie de deux éléments représentée sur la fig.l, en Même tampes que des additions périodiques de zinc équiva- lant à 4,5 kg. par tonne, la région supérieure de la chaudière étant maintenue à une température d'environ 850 ,et la région inférieure de la chaudière étant refroidie à peu près à 330 , tandis que le bec de décharge conserve une température voisine de 400 .
Il sè forme dans le haut de la chaudière une solution conjuguée équivalant à 3,8kg par tonne de plomb d'oeuvre traité,qu'on enlève de temps en temps et qui donne:
Argent ................ 20 kg 323 par tonne
Or .....................1 kg 157 par tonne
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Cuivre ................26,5% Zinc ..................53,6% Plomb .................12,0 tandis que le plomb pauvre donnant à l'essai:
Argent ............... lkg 770 g par tonne Or ................... 0. 065, par tonne
Cuivre ............... o. 004%
Zinc ................. 0, 2% peut se déverser de façon continue dans la seconde ohau- dière où. il est traité de la manière spécifiée dans l'exem- ple précédant.
Dans une autre variante de l'invention, le zinc indispensable pour la formation de la solution oonju- guée peut 'être mis dans la chaudière au début de l'opéra- tion,de manière à disposer une couche de zinc ou de solution conjuguée riche en zinc, à la parti supérieure de la ahau- dière, que devra traverser le plomb d'oeuvre arrivant con- tinuellement, jusqu'à ce que la coucha de solution oonju- quée soit suffisamment enrichie par le métal d'alliage recherché pour qu'on puisse l'enlever.
Dans ce traitement le plomb d'oeuvre arrive continuellement.le plomb pauvre
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se déverse de façon ininterrompue et l'alliage est enlevé de temps et temps.Si l'on veut, une quantité de zina suffi- sante pour remplacer celle qui est entraînée par le plomb pauvre, peut être ajoutée au plomb d'oeuvre arrivent dans la chaudière.Cette manière d'opérer dispense de tout cal- cul précis en ce qui concerne la quantité de zinc à ajou- ter au plomb d'oeuvre.
Comme exemple de réalisation de cette variante de l'invention, la chaudière 10 est d'abord char- gée de plomb d'oeuvre,Jusqu'au niveau du déversoir 14 du bec 13, et du zinc, ou bien un alliage relativement riche en zinc,est ensuite ajouté jusqu'au niveau supérieur du somnet de la chaudière.Le plomb (c'est-à-dire,soit le plomb d'oeuvre, qu'il s'agit de raffiner et qui contient lesdits métaux d'alliage,s oit un plomb résiduel provenant d'un traitement antérieur) est ensuite envoyé de façon continue dans ladite chaudière 10 Il sera obligé de descendre à travers la couche superficie-le de zinc fondu, ou d'alliage, de manière à venir en contact intime avec ce dernier et,en cas de besoin, on peut prévoir, à cet effet, des plaques,
chicanes ou ailettes convenables assurant un contactplus ou meins complet.
La température autour du sommet de la chaudière 10 est maintenue à la valeur nécessaire pour la fusion de l'alliage à l'aide de brûleurs 15 montés dans le cerneau 11,alors que dans le fond de la chaudière règne une température décroissante vers le bas assurée par la car- neau inférieur 12, la température à la base étant voisine du point eutectique du plomb résiduel. La canal 13 de la chaudière est,de son coté , maintenu à une température lé-
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gèrement supérieure audit point entectique,grâce au carneau 17, si bien que le plomb résiduel, ne pouvant se solidifier. s'échappe d'une manière continue à travers le dit canal 13.
Les croûtes qui se forment par refroi- dissement dans la région basse de la chaudière remontent à sa partie supérieure où elles vien ent en contact avec le plomb d'oeuvre jeté dans la chaudière,ainsi qu'avec les solutions conjuguées qui se trouvent la et dont la couche t supérieure est relativement riche en zinc.L'arrivée con- tinuelle du plomb d'oeuvre dans la chaudière provoque l'en- richissement graduel de la couche supérieure des solutions conjuguées en métaux d'alliage qui s'y incorporent. En même temps, on peut procéder à des additions intermittentes de zinc (lingots) en vue de maintenir le niveau des solu- tions et compenser le zino enlevé par le plomb résiduel.
L'alimentation en plomb de la chaudière est maintenue jus- ce que/ qu'à la teneur en métaux d'alliage du plomb résiduel ou pauvre dépasse une certainr vleur limite.
Cette limite atteinte , la couche supérieure de la solu- tion conjuguée contenant le ou lesdits métaux d'alliage est on/ soutirée ou épuisée et décantée .et/procède à l'addition né- cessaire d'une houvelle quantité de zinc (lingots) ou d'al- liage riche-, en zinc.
En opérant de cette façon, il sera superflu de déterminer exactement la quantité de zinc (lingots à ajouter, l'arrivée continuelle du plomb d'oeuvre contri- buant à enrichir de plus en plus les solutions conjuguées jusqu'à atteindre le degré d'enrichissement voulu . Tant que la couche de solution conjuguée dans le haut de la chaudière présente une forte teneur en zinc et est pauvre en métaux d'alliage le plomb résiduel évacué par le bas de la chaudière est également pauvre en métaux d'alliage,mais
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au fur et à mesure que le pourcentage de ces métaux d'al- liage dans la couche supérieure de solution conjuguée augmente, il se produit un accroissement correspondant dans le pourcentage des métaux d'alliage du plomb résiduel.
Par conséquent, la teneur en métaux d'alliage du plomb pauvre évacué permet une mesure assez précise du moment où- il faut procéder à l'enlèvement de l'alliage et à l'addition d'une charge fraîche de zinc dans la chaudière.
A titre d'exemple de cette variante d'ap- plication du principe de l'invention, on va décrire un une expérience.qui a été effectuée.
EXE-PLE III. Le plomb 4'oeuvre traité donnait à l'analyse:
Argent ............ 1 kg 770 par tonne Or .......,.........0, g 065par tonne Cuivre ............ 0, 004' Zinc .............. 0, 3 %
Une chaudière analogue à celle représentée sur les dessina et ayant un diamètre de 610 mm et une pro- fondeur de 2m75 était chargea de plomb d'oeuvre jusqu'au niveau d'évacuation du canal 13 et 800 kg.
de zinc (lingots) étaient ajoutés par dessus le plomb d'seuvre pour former une couche de solution conjuguée ayant environ 450 mm d'é- paisseur à la partie supérieure de la chaudière.Le plomb d'oeuvre a ant la composition ci-dessus spécifiée était en- suite continuellement envoyé au sommet de la chaudière dont la région supérieure était maintenue à une température d'en- viron 7000 0, la région inférieure de cette chaudière étant refroidie au voisinage de 3350 et le bec déversoir à une température d'environ 400 C.
Au commencement de l'opération le plomb résiduel s'échappant par le bea de la chaudière donnait à l'analyse:
Argent ................1 g 5 par tonne Sine ..................0. 6%
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Le plomb d'oeuvre était continuellement .versé, au sommet de la chaudière en même temps que des additions de zina équivalant à 4.25 kg. par tonne, et oete alimenta- tion était continuellement maintenue jusqu'à ce que la teneur en argent du plomb pauvre sortant par le bec at- teignit. 6 g. par tonne.L'opération fût alors arrêtée et 'on put constater qu'environ 200 tonnes de plomb d'oeuvre avaient déjà traversé la chaudière.
L'alliage contenu dans la solution conjuguée au sommet de la chaudière était épuisé et pesait 1340 kg. 3quivalant à 6,7 kg. par tonne de plomb d'oeuvre traité et donnant à l'analyse : Or 10 g 5 par tonne Argent ........... 29,4% % = 394 kg.par tonne
Cuivre .0/ 67%
Zinc 59,3%
Plomb 10,0%
Dans la description ci-dessus donnée de l'invention, on ne s'est référé qu'aux métaux d'alliage présents pour régler la quantité de zinc et la tempéra- ture nécessaire pour la formation des solutions conjuguées.
Mais on comprendra cependant, que d'autres facteurs encore influent sur ces conditions,cornue par exemple, la présence d'autres métaux tels que l'antimoine, l'arsenic ,et le bis- muth, qu'on considère et désigne d'habitude comme "impure- tés".C'est pourquoi, il faudra tenir compte pour déterminer la quantité du zino ajoutée et la température requise pour la mise en oeuvre de l'invention, de ces "impuretés" que peut contenir le plomb d'oeuvre.
La quantité dezinc etla température né- cessaire pour la formation des solutions conjuguées qui contiennent le ou les métaux d'alliage recherchés,peuvent être déterminées par un simple essai de laboratoire. A cet
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dimensions/ effet, on se servira d'une chaudière de/reduites comportant très profonde et étroits de même forme que sur le dessin annexé, présentant également un déversoir analogue et aussi un dispositif permettant de chauffer le fond de la chaudière et le déversoir à des températures différentes.
Si ce tra- vail d'expérimentation doit être exécuté à une température supérieure à celle que peut supporter la fonte, la chau- dière pourra être faite en un matériau quelconque convenable tel que la terra réfractaire.Le plomb d'oeuvre pourra être réchauffé dans un vase à part, et une quantité déterminée de zinc sera ajoutée, en proportion correspondant à environ
4 kg.
par tonne.Se mélange est ensuiteversé de façon con- tinue dans la chaudière dont 'le fond.est maintenu à une température d'environ 335 C,le déversoir étant à une tempé- rture voisine de 400 C,et la région supérieure de la chau- dière à la température indispensable pour assurer la fusion des solutions conjuguées formées.Autrement dit, si l'on remarquait des croûtes au . sommet de la chaudière,il faudrait en conclure que la température est trop basse et on devrait l'augmenter.L'alimentation se continuera et la chaudière restera aux dites températures jusqu'à ce que l'équilibre s'établisse,ce qu'indiqueront des essais périodiques entre- pris sur le plomb pauvre de déversant par le bec.
On peut de cette manière obtenir des indications en vue de savoir s'il faut ou non ajouter de plus ou moins grandes quanti- tés de zinc, et on continuera l'expérience avec des pro- portions de zinc variées, jusqu'à pouvoir déterminer la proportion correcte de zino donnée par la condition que le plomb pauvre sortant du déversoir une fois l'équilibre du système atteint.doit suivre très exactement toutes les variations intervenant dans la proportion de zinc ajoutée.
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Au moyen d'une chaudière conforme à l'in- vention, le traitement des croûtes provenant du procédé Parkas visant à leur enrichissement, peut également s'ef- fectuer en travail continu, les croates étant jetées dans 1'embouchure ouverte au sommet, etle plomb qui s'en sé- pare étant évacué par le fond de la chaudière à travers le canal 13.Pendant sa descente dans la chaudière, le plomb est, ou bien refroidi à sa température eutec tique, ou bien à toute autre température adaptée au traitement ,tandis que le produit enrichi peut être enlevé périodiquement ou continuellement, comme l'on voudra, sous forme de croûtes ou de solutions conjuguées, ou d'un mélange de solution conjuguée et d'écume,
suivant la quantité de matière infusible que contiennent les croûtes traitées et conformément à la température observée au sommet de la chaudière.
Le raffinage du plomb d'oeuvre dans l'ap- pareil conformement à l'invention s'effectuera de façon exces- sivement simple et efficace,avec une grande économie de frais de traitement par rapport à toutes les chaudières actuellement utilisées.
L'invention s'applique aussi au traitement préliminaire du plomb d'oeuvre en vue de la séparation du cuivre qui se fait d'habitude dans des fours à réverbère, avant le raffinage proprement dit, dans lequel le plomb, de température très élevée. est refroidi à une température relativement basse, pour provoquer la séparation du cuivre ou des composés de cuivre qui sont bien moins solubles âans le plomb à cette température inférieure.
3n même temps, l'invention s'applique au traitement -d'autres métaux ou substance que leplomb d'oeuvre suivant toutes les méthodes qui consistent à soumettre un
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système liquide à fies températures différentes en vue de la séparation ou de l'enlèvement du ou des métaux ou com-
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Process and apparatus for refining lead work containing various metals.
The present invention relates to the refining of lead and silver, which contains other metals such. as copper, gold /.
In the following discussion, we will denote by:
Alloy metals, copper or gold or silver and their mixtures which form alloys with zinc (with or without lead) and which, contained in the work lead,
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must be removed, both because of their gommera / clean value and in order to get enough lead pu-- for the. Alloys: Those of zinc (with or without lead) and of the so-called alloy metals.
Residual waste: the waste remaining after treatment and which now contains only a relatively small amount of one or more of the alloying metals.
Crusts: certain alloys of alloying metals with zinc and lead (with or without lead) which are formed when cooling the bath of working lead in so far as they do not merge with the alloys in propor- defined terms which will be called conjugate solutions in the following.
For the refining of lead by the well-known process of Parles, it is customary to incorporate in the lead bath a certain quantity of zinc, sufficient to form certain alloys between the zinc and the metals in question which it is to extract. The lead is then cooled, which causes the separation of the alloys, and when the temperature during this cooling is lower than the melting points of said alloys, they separate in the form of crusts. These crusts, due to their lower specific gravity than liquid lead, over-swim and are then removed, leaving a residual lead relatively poor in these metals.
The scabs obtained by said Parkas process usually contain a considerable amount of occluded lead, the removal of which was effected by subjecting these scabs either to liquation or to compression.
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For the application of the Parkas process as it is universally practiced, the quantity of zinc added to the lead, as well as the temperature at which the lead bath is high, not sufficient to form conjugate solutions.
However, the aim of the present invention is to reduce the cost price and to increase the efficiency of the operations thanks to which the work lead containing the said alloying metals can be refined in order to rid it of these waste metals. alloy; by establishing, on the one hand, alloys relatively rich in these alloying metals and poor in lead, and on the other hand, a residual lead sufficiently poor in these alloying metals to have a commercial value .
In accordance with the invention the refining of the lead for work can be carried out according to a process, either continuous or intermittent, and the various alloying metals can be removed preferably from the lead bath to give alloys rich in one. or the other or more of the alloying metals, in order of their specific weights.
The Applicant has found that by incorporating into the lead bath containing the said alloying metals, a higher quantity of zinc in proportion than for the usual Barbs process! by maintaining a sufficiently high temperature of the superimposed layers of conjugated solutions, the upper solution containing the said alloy and the lower solution are formed, which cools in the vicinity of the eutectic temperature, giving residual lead.
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The invention therefore includes certain improvements in the refining of a bath of lead content with alloying metals, which consist in incorporating zinc in this bath in sufficiently large quantities and in maintaining the temperature necessary to close separate molten layers. of conjugated solutions. The upper layer consists of the alloy in question, which one wishes to separate, and the lower layer consists of a lead which, if desired, can be cooled to the vicinity of its entectic temperature to produce d 'on the one hand residual poor lead and on the other hand alloys in the form of crusts relatively rich in zinc.
The invention also comprises the separation of the alloys from the alloying metals by assaying the quantity of zinc incorporated in the work lead and by adjusting the temperature of the mixture, so as to form conjugate sblutions, the upper solution. containing an alloy rich in a certain alloy metal which differs from other alloy metals.
For example, a work lead containing copper,. Gold and silver can be treated according to the invention by incorporating a certain quantity of zinc in the lead bath and maintaining the latter at a temperature to obtain an alloy relatively rich in copper and in gold, but poor in silver, as well as a residual lead bath relatively poor in copper and gold, but rich in silver. Or again, by incorporating larger quantities of zinc into the lead bath, an alloy relatively rich in copper and gold and silver, as well as a lead bath relatively poor in copper, gold and silver, can be obtained. silver.
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Thanks to this method of treatment, the Applicant is able to remove the copper and gold and silver from the work lead in a single operation or else in several successive operations in which the quantity, of zina present will be regulated so as to extract preferably copper and gold and then silver. This treatment is subject to numerous modifications, due to. the different affinity of zinc for the various alloy metals. Zinc present. a somewhat greater affinity for copper than for gold so that it is possible, by incorporating a relatively small proportion of zino in the lead bath and heating it to the required temperature, to obtain relatively richer in copper than in gold.
In practice, however, as differences in the affinity of zinc. for copper and gold are very low, the Applicant prefers to form alloys as rich as possible in copper and gold at the same time.
For the industrial implementation of the invention, it will be necessary to take advantage of the quantity of zinc contained in the crusts formed during the cooling of the low solution to the vicinity of the eutectic temperature; the zinc content of these crusts can provide a part of zinc essential for the various treatments occurring during the refining, which allows serious savings in the consumption of zinc required by the process.
Likewise, for the industrial application of the invention, it will be preferable to incorporate the suitable quantity of zinc into the lead bath. and maintain the temperature at the degree necessary to liquefy the alloy
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so as to form superimposed conjugate solutions, the upper of which consists of an alloy which will be separated, the lower layer being a lead bath which, cooled to around its eutectic temperature, gives residual poor lead, on the one hand and on the other hand, alloys in the state of crusts which will serve to constitute part of the quantity of zinc necessary to form said conjugated solutions.
For the treatment, it is not essential that the Bottom Solution produced in each treatment be cooled to about its eutectic temperature $. In order to obtain a residual lead relatively free of alloying metals. . However, in order to ensure the best yield with respect to the zinc consumption and the quantity of crusts formed during the cooling of the bottom solution, it will be advantageous to cool it to the vicinity of its entectic temperature.
This perfected method of refining lumber can be carried out in continuous or intermittent processing and is applicable to ordinary open-air boilers which are now in use. And also to reverberatory furnaces or other suitable vessels, or else to the special boilers which will be described here or finally to a combination of these devices, in other words, part of the treatment can be carried out in a reverberation furnace or suitable container and the other part in a suitable boiler.
In a first embodiment of refining in open boilers, the required quantity of zinc (in the form of commercial ingots, with or without crusts obtained by cooling the low solution
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of the corresponding treatment of the previous charge) is incorporated into the lead charge in the boiler (which can be a lead bath that needs to be refined and which contains the alloying metals, or even a poor lead residue from previous treatment).
This mixture is heated to the temperature required for the formation of superimposed conjugate solutions, the upper one of which comprises the desired alloy and which are separated, and the lower solution of which is either cooled or well transferred to another container of the appropriate type and then cooled, preferably near the entectic temperature of the residual bath.
The crusts formed on cooling of the low solution are separated from the bath and added during the corresponding processing of the next batch.
The above described method can be carried out in a reverberation furnace or other suitable vessel / in which it will be possible to maintain the required temperature and to form the liquid layers of the conjugate solutions. When operating in reverb furnaces, it is necessary to prevent oxidation of the bath, for example by providing a reducing atmosphere in the furnace or in. forming a liquid surface layer of a substance such as a salt. Alternatively, a reverb furnace can be used to heat the bath to the required temperature before it enters the separation boiler.
Instead of incorporating the lead zinc into the boiler itself, this addition can be effected in a particular boiler, for example by passing the liquid lead through a bath or layer of molten zinc prior to the addition. arrival in the boiler Or instead of training and
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to separate at the same time, the conjugated solutions, in one and the same boiler or other vessel, the process can be carried out using a boiler for the incorporation of the required quantity of zinc with lead and to maintain the necessary temperature to the formation of the conjugated solutions, and then,
by pouring these into another boiler where the bath will be cooled to the temperature desired for the separation of the alloy from the conjugate solution and even, if desired, from the croats formed.
When such treatment is carried out in the ordinary discovered boilers now in use, the thickness of the surface layer of the upper conjugate solution which comprises the alloy is relatively small, due to its large extent, of this. - so that it is very difficult to separate it without contaminating it and mixing with the lower layer of the solution. In addition, these discovered boilers, currently employed, can only be used for intermittent treatment according to the invention.
This is why the treatment of said bath should be carried out, preferably by imposing on the heated mixture the shape of a relatively tall thin column so that its upper part can be kept at a higher temperature than its lower part. .
The invention relates to an apparatus for carrying out the treatment in this manner and comprising a vessel in which the lead forms a narrow column of molten metal at different temperatures which can be applied to the various regions of the column.
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The apparatus constructed in accordance with the invention comprises one or more deep and narrow boilers, that is to say, boilers whose dimensions are chosen so that their depth is greater than their diameter, unlike what is made for open and shallow boilers usually used and whose shape is very appreciably hemispherical. These new boilers may have any suitable shape, in other words they may be straight, circular or oval in section and cylindrical, conical or with "steps", that is to say with different diameters which may decrease or increase downwards.
These boilers may constitute separate units or form series or batteries so that the metal leaving the weir of one of them serves to feed the next when operating in continuous work.
Means are therefore provided to maintain the various regions of these boilers at different temperatures, in other words, the top will be subjected to a relatively high temperature and the bottom of the boiler to a rather low temperature; in certain cases and when the temperature of the lead is close to the euteotic point of the metal it contains, a temperature will be maintained around the discharge orifice a little higher than at the bottom of the boiler. any suitable device can be adopted such as for example an electric heating device, but for industrial metallurgy, the Applicant prefers to mount the boilers in a masonry comprising suitable strips with liquid or gaseous fuel burners,
so that any region of the boiler can be
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heated to a relatively high temperature while another region will be kept at a relatively low temperature, by adjusting the burners in that region, or by circulating cold air around that region, should this become necessary.
The description which follows with reference to the accompanying drawing given by way of example. will make it clear how the invention can be implemented.
The fig.l shows in vertical section an apparatus established in accordance with the invention.
Fig. 2 is a partial horizontal sectional view along 2-2 of fig.l. Fig. 3 is a similar horizontal section on 3-3 of Fig.l.
Figs. 4 and 5 are vertical sections of part of a boiler showing the devices used for mixing metals.
The process for treating lead in accordance with the invention can be carried out with the furnaces and boilers currently in use, but its application to the improved apparatus which has been devised by the Applicant will be described by way of example.
This apparatus is advantageously constituted by containers 10, long and narrow, made of cast iron or any other material capable of withstanding the temperatures which they will necessarily have to withstand. Thus in FIG. 1 a bank of two of these boilers is seen 10. The boilers are open at the top and advantageously comprise means allowing the continuous or intermittent removal of the liquid metal from the bottom of the boiler.
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To this end, these boilers will have either a suitable pouring ori- or channels / fioe, or spouts 13, directed upwards. The upper edge 14 of these nozzles will preferably be located a little lower than the upper collar of the boilers 10 and, on request, these rising basa will be able to have several pouring orifices in order to be able to adjust the height of the weir according to the needs. - tuelles.
Means are provided for subjecting the different parts of this container to different temperatures, for example, by establishing two or more circular flues 11 and 12, surrounding certain regions of the boiler. These flanges 11 and 12, are preferably independent , but may have communication channels, in order to be able to maintain any desired temperature at one or more particular points of said boiler.
If it is desired to have a high temperature, in the upper part of the boiler, the flue 11 surrounding this region is established so as to be able to maintain a high temperature therein and for this purpose it comprises a burner 15 with liquid fuel or any other nature.
As in the lower region of the boiler it is generally useful to have a relatively low temperature, for example the eutectic temperature of the residual lead, the flue (s) 12 surrounding the lower region of the boiler or vessel may, in addition to the heating means such as a burner 16, comprising a cooling device, such as pipes for the circulation of fresh air or cold water, said oarneaux 12 then being separated from the main oarneaux by means of a register
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On the other hand, in certain operations,
it is advantageous that the lead at its entry into the discharge channel 13 has exactly the autectic temperature of the residual lead, to prevent its solidification and any obstruction in the direct current of the lead, and for this purpose, these weirs 13 can be equipped with an independent surrounding flue 17 which includes a burner 18. In this way, they can be reheated and maintain a slightly higher temperature.
the boiler may be a single piece of molding, and yet if the upper region of the vessel is to be maintained at very high temperatures, it will be more prone to deterioration or cracking, and this therefore the Applicant preferably uses a container made in two or more pieces with flanges 19 and 20 which will serve to bolt them or assemble them in any other way, so that the upper part can be renewed from time to time without having to disassemble or disturb the lower region.
With the aim of ensuring a very substantially hermetic seal to the metal, the two flanges 19 and 20 advantageously having a circular groove 21, in which is mounted a water circulation pipe 22, which causes any metal to penetrate into it. the seal solidifies preventing leaks. The groove 21 can also be fitted with a suitable gasket.
So that the temperature of the lead at the lower end of the column can be determined with precision, the boilers advantageously comprise one or more oblique tubes 10 ′ which can accommodate parametric pairs.
In order to allow treatment
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continuous lead will be poured continuously from the top of the boiler with the required quantity of zinc, and in the same way the residual lead is continuously discharged from the bottom of the boiler, the alloy of the upper layer. - more conjugate solution being removed continuously or intermittently In some cases it may be desirable to add the necessary amount of zinc to the lead bath before sending it to the top of the boiler, for example in a container or particular oven.
If the object of the treatment is rather to remove the alloying metals, it will be carried out in a series of boilers through which the lead bath passes from one to the other, except the last, with the proportion zinc whenever necessary. The alloys contained in the top layer of the conjugate solutions which form in each of the boilers will be removed continuously, or from time to time.
Two methods of carrying out the process according to the invention will be described below by way of example.
The lead is fed continuously into the boiler 10, with the desired quantity of zino, the upper part of the boiler 10 being maintained at a temperature above the liquefaction point of the alloy contained in the upper layer. conjugated solutions. For this purpose, a burner 15 is arranged in the kernel 11, while the bottom of the boiler 10 is maintained at a temperature gradually decreasing to the base, thanks to the adjustment of the temperature in the flue 12. The temperature at the entrance of the nozzle 13 is close to the eutectic point of the residual lead.
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The continuous flow of lead in the boiler 10 causes the continuous formation
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bare of an upper layer of conjugate solution containing an alloy of one or more alloy metaixes and then a continuous discharge of poor lead through the nozzle 13. during the lead.to. Through the boiler, crusts force themselves to its lower part as a result of cooling. These crusts rise to the upper part of the boiler, where. they magnify the suditecouche of conjugate solution. In case of need, a device can be provided to ensure the more or less complete mixing.
This device may be constituted by a stirrer 23, wedged on a shaft 24 and mounted in a cylinder 25 located in the upper region of the boiler (fig. 4). Or even, as shown in fig. 5, a central shaft 27 may carry perforated, baffled or staggered plates or pallets 26 to lower the plob into the boiler. The temperature of the upper part of the boiler 10 is maintained above the melting point. desired alloy and thus the continuous arrival of the work lead containing the alloying metals and the zinc will cause in the boiler 10 the continuous formation of conjugated solutions, the highest of which contains a alloy rich in one or more of said alloy metals.
Therefore, the lead is continuously subjected to the treatment during its passage through the hanger 10, for the separation of the particular alloy metal (s), so that when this lead reaches the bottom of the boiler 10, maintained at a temperature close to the eutectic point of lean lead, it will be almost free of all these alloys.
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By maintaining the channel 13 at a temperature above the eutectic point of the lean lead, the latter cannot solidify when it emerges from said channel 13; there is therefore a continual discharge through the orifice 14. Thus by removing, continuously or intermittently, the upper layer of alloy, by casting or depletion, and always ensuring the flow of lean lead through the channel. 13, it is possible to provide a continuous supply to the boiler 10 of lead lead containing the alloy metal.
In order to make the above-described variant of the invention clearly understood, the result of an operation carried out by the Applicant at the Port Pirie forges, (South Australia) will be indicated.
EXAMPLE I. A work lead containing:
Silver .................. 1 kg 770 per ton
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Gold ...................... 0 g 065
COPPER .................. 0 004 percent.
Zinc .................... 0 2 percent. was continuously supplied to the top of a boiler similar to that shown in the accompanying drawing, together with a periodic addition of zinc in commercial ingots equivalent to 7.5 kg per tonne of lead processed.
The upper region of the boiler was kept at a temperature of about 700 and the lower region of the boiler cooled to a temperature of about 335, channel 13 having a temperature of 400. A layer of conjugate solution formed continuously at the top of the boiler and was occasionally removed at the rate of about 7 kg per tonne of lead treated and gave the following analysis to the test:
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Silver ..................... 251 kg per tonne (001t 29.1%) Gold ................ ......... 9, g per tonne Copper .................... 0.57 / J
ZINC ....................... 63.3
Lead ...................... 10.5% while the poor lead coming out of the boiler bea gave the test:
silver ..................... 6 g 2 per ton
Zinc ....................... 0. 56%
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Gold ......................... Copper traaes ..................... raoes
The boiler used for this test had a diameter of 610 mm and a depth of 2m75,
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feed being maintained, for a considerable period of time, in excess of 100 tons per day, although it was found that a much larger feed could have been maintained, but the operation was restricted by supplies available lead discovers and the temporary nature of the installation.
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Leopéxation described above, carried out axéa'Q, tion / as a doupirlenae in Port Pirie, was & it té.
by the nature of the material constituting the boiler used cast iron in the present oas, but it is certain that if the upper part of the boiler were made of a material capable of withstanding a pulling
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temperature included. between 800 and 850 ". allowing higher melting point alloys to be formed, as conjugated solutions, a separation could be achieved.
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differential of the alloy metals otest, that is to say copper, gold and silver. We will therefore describe, by way of example, a treatment based on the above observations: EXAMPLE II.- A work lead giving on analysis / lysis:
Silver.................. ! kg 842 per tonne Gold ..................... 4 g per tonne
Copper ................. 0.095
Zinc ................... Traces.
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is fed continuously into the first boiler of a two-cell battery shown in fig. 1, with the same buffers as periodic additions of zinc equivalent to 4.5 kg. per ton, with the upper region of the boiler being kept at a temperature of about 850, and the lower region of the boiler being cooled to about 330, while the discharge nozzle maintains a temperature of about 400.
At the top of the boiler, a conjugate solution is formed, equivalent to 3.8 kg per tonne of treated lead, which is removed from time to time and which gives:
Silver ................ 20 kg 323 per ton
Gold ..................... 1 kg 157 per tonne
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Copper ................ 26.5% Zinc .................. 53.6% Lead ..... ............ 12.0 while the poor lead giving the test:
Silver ............... lkg 770 g per tonne Gold ................... 0. 065, per tonne
Copper ............... o. 004%
Zinc ................. 0, 2% can flow continuously in the hot second where. it is treated in the manner specified in the preceding example.
In another variant of the invention, the zinc essential for the formation of the oonjugated solution can be placed in the boiler at the start of the operation, so as to provide a layer of zinc or of rich conjugate solution. zinc, at the upper part of the boiler, through which the continuous lead will have to cross, until the layer of unju- cated solution is sufficiently enriched by the desired alloy metal so that 'we can remove it.
In this treatment, lead is continuously arriving.
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flows uninterruptedly and the alloy is removed in time and time. If desired, a sufficient quantity of zina to replace that which is carried away by the poor lead, can be added to the lead of work arriving in the boiler. This way of operating eliminates the need for any precise calculation as regards the quantity of zinc to be added to the work lead.
As an exemplary embodiment of this variant of the invention, the boiler 10 is first loaded with lead, up to the level of the weir 14 of the spout 13, and zinc, or else an alloy relatively rich in zinc, is then added up to the upper level of the top of the boiler. Lead (that is to say, the lead of work, which is to be refined and which contains said alloying metals , or a residual lead from a previous treatment) is then sent continuously to said boiler 10 It will be forced to descend through the surface layer of molten zinc, or alloy, so as to come into contact intimate with the latter and, if necessary, plates can be provided for this purpose,
suitable baffles or fins ensuring more or less complete contact.
The temperature around the top of the boiler 10 is maintained at the value necessary for the melting of the alloy using burners 15 mounted in the kernel 11, while in the bottom of the boiler there is a decreasing temperature downwards. provided by the lower ring 12, the temperature at the base being close to the eutectic point of the residual lead. Channel 13 of the boiler is, for its part, kept at a low temperature.
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slightly higher than said entectic point, thanks to the flue 17, so that the residual lead, not being able to solidify. escapes continuously through said channel 13.
The crusts which form by cooling in the lower region of the boiler go up to its upper part where they come into contact with the work lead thrown into the boiler, as well as with the conjugated solutions which are found there and the upper layer of which is relatively rich in zinc. The continual arrival of the work lead in the boiler gradually enriches the upper layer with the conjugated solutions of alloying metals incorporated therein. At the same time, intermittent zinc additions (ingots) can be made in order to maintain the level of the solutions and to compensate for the zino removed by the residual lead.
The lead supply to the boiler is maintained until the residual or lean lead alloy metal content exceeds a certain limit value.
Once this limit is reached, the upper layer of the conjugated solution containing the said alloying metal (s) is / is / withdrawn or exhausted and decanted. And / proceeds to the necessary addition of a new quantity of zinc (ingots). or alloy rich in zinc.
By operating in this way, it will be superfluous to determine exactly the quantity of zinc (ingots to be added, the continual arrival of working lead helping to enrich the conjugated solutions more and more until reaching the degree of desired enrichment As long as the layer of conjugate solution at the top of the boiler has a high zinc content and is poor in alloy metals, the residual lead discharged from the bottom of the boiler is also poor in alloy metals, but
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As the percentage of these alloying metals in the top layer of conjugate solution increases, there is a corresponding increase in the percentage of residual lead alloying metals.
Therefore, the alloy metal content of the lean lead discharged allows a fairly accurate measure of when to remove the alloy and add a fresh charge of zinc to the boiler.
As an example of this variant application of the principle of the invention, an experiment will be described which has been carried out.
EXE-PLE III. The lead of the treated work gave on analysis:
Silver ............ 1 kg 770 per tonne Gold ......., ......... 0, g 065 per tonne Copper ........ .... 0, 004 'Zinc .............. 0, 3%
A boiler similar to the one shown in the drawings and having a diameter of 610 mm and a depth of 2m75 was loaded with lead up to the discharge level of channel 13 and 800 kg.
zinc (ingots) were added on top of the lead to form a layer of conjugate solution approximately 450 mm thick at the top of the boiler. The lead had the above composition specified was then continuously sent to the top of the boiler, the upper region of which was maintained at a temperature of about 7000 0, the lower region of this boiler being cooled to about 3350 and the spout to a temperature of about 400 C.
At the start of the operation, the residual lead escaping through the boiler bea gave the analysis:
Silver ................ 1 g 5 per ton Sine .................. 0. 6%
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The lead was continuously poured over the top of the boiler together with additions of zina equivalent to 4.25 kg. per ton, and this feed was continuously maintained until the silver content of the lean lead exiting the nozzle reached. 6 g. per ton. The operation was then stopped and it was found that about 200 tons of lead had already passed through the boiler.
The alloy in the conjugate solution at the top of the boiler was depleted and weighed 1340 kg. 3 equivalent to 6.7 kg. per tonne of lead lead processed and giving on analysis: Gold 10 g 5 per tonne Silver ........... 29.4%% = 394 kg. per tonne
Copper .0 / 67%
Zinc 59.3%
Lead 10.0%
In the above description of the invention, reference has been made only to the alloying metals present to control the amount of zinc and the temperature necessary for the formation of the conjugate solutions.
But it will be understood however, that still other factors influence these conditions, retort for example, the presence of other metals such as antimony, arsenic, and bis-muth, which are considered and referred to as usually as "impurities". Therefore, in determining the amount of zino added and the temperature required for the practice of the invention, it will be necessary to take into account those "impurities" which the lead may contain. artwork.
The amount of zinc and the temperature necessary for the formation of the conjugate solutions which contain the desired alloy metal (s) can be determined by a simple laboratory test. In this
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dimensions / effect, we will use a / reduced boiler comprising very deep and narrow of the same shape as in the appended drawing, also presenting a similar weir and also a device for heating the bottom of the boiler and the weir to different temperatures.
If this experimental work must be carried out at a temperature higher than that which the cast iron can withstand, the boiler can be made of any suitable material such as refractory terra. The work lead can be heated in a separate vessel, and a determined quantity of zinc will be added, in proportion corresponding to approximately
4 kg.
per ton. This mixture is then continuously poured into the boiler, the bottom of which is maintained at a temperature of about 335 C, the weir being at a temperature of about 400 C, and the upper region of the boiler at the temperature essential to ensure the fusion of the conjugated solutions formed. In other words, if crusts are noticed. top of the boiler, it would be necessary to conclude that the temperature is too low and it should be increased. The feed will continue and the boiler will remain at said temperatures until equilibrium is established, which will indicate periodic tests undertaken on the poor lead from the spout.
In this way it is possible to obtain indications as to whether or not to add more or less large quantities of zinc, and the experiment will be continued with varying proportions of zinc, until it can be determined. the correct proportion of zino given by the condition that the poor lead leaving the weir once the equilibrium of the system has been reached must follow very exactly all the variations occurring in the proportion of added zinc.
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By means of a boiler according to the invention, the treatment of the crusts coming from the Parkas process aiming at their enrichment, can also be carried out in continuous work, the Croats being thrown into the mouth open at the top, andthe lead which separates from it being discharged through the bottom of the boiler through channel 13. During its descent into the boiler, the lead is either cooled to its eutectic temperature, or else to any other suitable temperature processing, while the enriched product may be removed periodically or continuously, as desired, as scabs or conjugate solutions, or a mixture of conjugate solution and scum,
according to the quantity of infusible material contained in the treated crusts and according to the temperature observed at the top of the boiler.
The refining of the lead in the apparatus according to the invention will be carried out in an excessively simple and efficient manner, with a great saving in processing costs compared to all the boilers currently in use.
The invention also applies to the preliminary treatment of lead for the purpose of separating the copper which is usually done in reverberation furnaces, before the actual refining, in which the lead, at a very high temperature. is cooled to a relatively low temperature, to cause separation of copper or copper compounds which are much less soluble in lead at this lower temperature.
At the same time, the invention applies to the treatment of other metals or substances than the work lead according to all the methods which consist in submitting a
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liquid system at different temperatures for the separation or removal of the metal (s) or compound
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