<EMI ID=1.1>
<EMI ID=2.1>
<EMI ID=3.1>
<EMI ID=4.1>
industrie, Ce résultat est obtenu en éliminant économiquement l'oxygène, le soufre et les poches de gaz qui sont
présents dans le produit coulé obtenu par les procédés actuellement utilisés,
Une demande de brevet aux Etats-Unis a été déposée
<EMI ID=5.1>
expériences de laboratoire et comprend certaines lois fonda-mentales qui ont été établies au cours de ces expériences de laboratoire, Les dites recherches de laboratoire n'ont pas été faites sur une échelle suffisamment grande pour
<EMI ID=6.1>
économie du nouveau procédé. Pour démontrer ce fait, une installation semi-industrielle a été construite et a fonctionné pendant six mois. Le présent brevet comprend en dé-
<EMI ID=7.1>
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firmé au cours de son fonctionnement que le dit procédé était
<EMI ID=9.1>
au point de vue industriel.
<EMI ID=10.1>
présent brevet sont les suivantes :
A, Cuivre pur -rarement trouvé dans la nature. Le
<EMI ID=11.1>
B. Cuivre naturel - se trouve comme métal ou dans le minerai, ne contient pas suffisamment d'or ou d'argent pour assurer les frais de son électrolyse et duquel les impuretés puissent être suffisamment éliminées par l'affinage au feu pour donner un produit coulé pouvant être mis sur le
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<EMI ID=13.1>
renferme de l'or ou de l'argent en quantités suffisantes pour oompenser son éleotrolyse ou des impuretés en quantité voulue pour rendre l'électrolyse nécessaire. La teneur en
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D. Cuivre noir - produit du four à cuivre noir,
<EMI ID=15.1>
à l'état de fusion du récipient connexe ou refondu) grossièrement affiné au feu et coule en forme convenable pour être placé dans les ouves pour l'éleotrolyse. La teneur en oxygène est réglée par la quantité d'éleotrolyte impur retirée pour maintenir l'équilibre de purification et est
<EMI ID=16.1>
F. Cathode - produit obtenu par éleotrolyse au moyen des anodes. La cathode américaine ordinaire renferme environ 99.98 % de cuivre et sa conductibilité est d'environ 102.1 % , Les impuretés dans les oathodes sont formées en majeure partie de sulfate de cuivre provenant de
<EMI ID=17.1>
G. Déchets - articles fabriqués usés ou mis au rebut, débris et rebuts de fabrication. Si on sait que le ouivre original constituant oes déchets est de bonne qua-
<EMI ID=18.1>
origine est inconnue, les déchets, pour plus de sécurité, sont renvoyés à. l'électrolyse,
H. Cuivre - Euteotique d'oxyde de cuivre (symbole
<EMI ID=19.1>
Il est cassant et ne peut être étiré, Point de fusion environ 1064*0. L'analyse est 4 peu près la suivante :
<EMI ID=20.1>
Chaque unité d'oxygène forme environ 259 fois son poids d'euteotique.
<EMI ID=21.1>
la suivante :
<EMI ID=22.1>
Chaque unité de soufre forme environ 130 fois son poids d'eutectique.
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four à réverbère par contact avec les produits gazeux de la combustion de combustible industriel,
<EMI ID=24.1>
but d'éliminer les impuretés. Des composés alcalins sont parfois injectés avec le veut pour éliminer l'arsenic.
<EMI ID=25.1>
est alors recouverte de charbon de bois industriel et, parfois, on ajoute également de courtes brindilles de bois.
<EMI ID=26.1>
la grande extrémité d'une perche de bois vert sous la surface, en présence des gaz du combustible.
<EMI ID=27.1>
vant toute forme prédéterminée.du ouivre en fusion, Ceci est effectué actuellement en laissant le métal s'écouler du
<EMI ID=28.1>
à travers lesquelles il coule dans une poche de ooulée basculante; de cette poche de coulée, le métal passe par les
<EMI ID=29.1>
nes à un chariot, sont également utilisées; le cuivre est pris à la main du bain que contient le four, la poche de
<EMI ID=30.1>
vre est versé par les beos de cette poohe, La flamme des gaz du combustible passant à travers le four maintient la température du cuivre, pendant la période de coulée, à envi-
<EMI ID=31.1>
L. Produit ooulé - Saumons, lopins, lingots, barres à étirer, eto., résultant de la fusion - affinage au feu et coulée dans des moules de cathodes ou de cuivre naturel ou de rebut.
<EMI ID=32.1>
<EMI ID=33.1>
<EMI ID=34.1>
<EMI ID=35.1>
<EMI ID=36.1>
Tant les exigences de poids. Ces saumons sont coulés avec la dimension la plus petite (hauteur verticale. Généralement aucune exigence au point de vue conductibilité. La teneur moyenne en oxygène est légèrement plus élevée que dans les
<EMI ID=37.1>
<EMI ID=38.1>
que la dimension la plus grande soit horizontale. La teneur en oxygène est à peu près la même que dans les saumons,
<EMI ID=39.1>
teneur en oxygène est environ la même que dans les saumons,
(5) Billettes rectangulaires - identiques aux billettes rondes, sauf que la seotion transversale est rectangulaire.
(6) Barres ou saumons à biseau - largeur 10 à 15 cm,-
<EMI ID=40.1>
saumons sont coulés de façon que la dimension intermédiaire soit verticale. La teneur en oxygène est la même que dans les saumons,
<EMI ID=41.1>
grammes de cuivre par seconde de temps pendant lequel le ouivre est déversé de chaque bec de poche de coulée pendant
<EMI ID=42.1>
duction journalière de 180 tonnes, avec une durée de ooulée de 4 heures 1/2, utilisant une machine à couler à trois mou-
<EMI ID=43.1>
<EMI ID=44.1>
N, Vitesse de déversement en oasoade .. nombre moyen de kilogrammes de cuivre par seconde de temps pendant lequel
<EMI ID=45.1> point élevé à un point plus bas. Dans l'exemple ci-dessus
<EMI ID=46.1>
0. Expulsion - on oblige le cuivre, thune tempé-
<EMI ID=47.1>
une ouverture par Inapplication de pression.
<EMI ID=48.1>
dans un moule de cette dimension.
R. Echantillon de produit - obtenu du produit final de manière à représenter exactement la moyenne de la production entière du réoipient.
S, Résistanoe à la traotion - en kilogrammes par centimètre varré exigés pour rompre un fil étiré et recuit d'une grosseur spécifiée. Le produit américain ordinaire montre une résistanoe à la traction d'environ 4565 Kgs par om2.
<EMI ID=49.1>
par un fil métallique d'une dimension donnée lorsqu'il est soumis à un mouvement de pliage ou de torsion répété. Les résultats obtenus sur les produits d'affinage américains
<EMI ID=50.1>
U, Conductibilité - faculté de conduire le courant électrique exprimée en pour cent de la table de Matthiessen
<EMI ID=51.1> de carbone; tous deux étant supposés en principe exempts
<EMI ID=52.1>
(2) S = soufre ou ses composes, ou les deux.
(3) 0 [yen] oxygène, supposé en principe exempt de S,
<EMI ID=53.1>
oxygène en combinaison avec les composés de cendres.
(9) Charbon de bois - Charbon de bois industriel.
(10) Combustible - Combustible industriel tel que :
pétrole, coke, gouille, gaz naturel, gaz de gazogène, gaz
<EMI ID=54.1>
(11) Gaz combustibles - produits de la combustion de combustible industriel avec l'air.
(12) Les symboles chimiques usuels pour les métaux suivants seront employés pour comprendre les métaux ou leurs composés, ou les deux lorsqu'ils sont employés ici : As, Sb,
<EMI ID=55.1>
(1) Désulfuration - élimination du soufre ou de ses composés (ou des deux).
<EMI ID=56.1>
ses composés, ou des deux.
(3) Réduction - élimination de l'oxygène jusqu'à toute teneur désirée.
(4) Dégazéifioation - élimination du gaz en solu-
<EMI ID=57.1>
exemple débarrassé d'arsenio. indique l'élimination de oe métal ou de ses composés, ou des deux,
Section 2,- Un examen du produit affiné au feu effectué conformément
<EMI ID=58.1>
jours des poches de gaz et des noyaux euteotiques qui nui-
<EMI ID=59.1>
si les défauts du présent produit proviennent des influences de contamination des gaz du combustible en oontaot avec le
<EMI ID=60.1>
lée, on a traité le cuivre dans diverses conditions dans un courant de chacun de ces gaz. Ces essais ont démontré que :
<EMI ID=61.1>
duit suffisamment au-dessous de la surface pour assurer un oontaot convenable du gaz qui monte avec le métal en fusion.
<EMI ID=62.1>
présentant une cavité, centrale et de grosses soufflures,
(3) Si du ouivre contenant S et (ou) As et
<EMI ID=63.1>
<EMI ID=64.1>
d'un courant de H le produit résultant est désulfuré, débarrassé d'arsenio et débarrassé en grande partie d'antimoi- <EMI ID=65.1>
des résultats analogues, mais la quantité relative d'oxygène présente doit âtre plus grande qu'aveo H. La réduction du ouivre en petites granules accélère la réaotion.
<EMI ID=66.1>
masse est établi, résultant en la présence d'une pression partielle de H et 0 et H<2>0, La somme de pression partielle d'oxygène est fonction de la température.
(6) Du cuivre en fusion contenant 3 et As et
<EMI ID=67.1>
est désulfuré, débarrassé d'arsenic, et débarrassé en grande partie d'antimoine. Ceci s'applique aux cathodes fondues, Le produit résultant contient de 1'oxygène suivant les conditions de la réaction d'équilibre.
(7) Si des cathodes, à une température élevée ap-
<EMI ID=68.1>
furées, débarrassées d'arsenio et débarrassées en grande partie d'antimoine. Le produit résultant contient de l'oxygène en conformité avec les conditions de la réaction d'équilibre.
(8) Si du cuivre contenant 0 et S et As et
<EMI ID=69.1>
<EMI ID=70.1>
peur surchauffée. il est désulfuré. S'il est alors soumis, une température élevée appropriée inférieure a son point de fusion, à Inaction d'un courant de H, il est débarrassé d'arsenic, débarrassé en grande partie d'antimoine et désoxydé.
(9), La présence d'un gaz quelconque, en principe exempt d'une pression partielle de S et As et Sb, dans les gaz de traitement indiqués dans les paragraphes précédents (1) à (8) inclusivement, n'affecteront pas les résultats indiqués (sauf au point de vue de l'économie) si la
<EMI ID=71.1>
(1) Le cuivre pur n'est pas influencé défavorablement par l'azote pur à une température quelconque infé-
<EMI ID=72.1>
(2) De l'hydrogène en solution dans du cuivre en fusion est éliminé en le traitant par un oourant d'Az. Si
<EMI ID=73.1>
sentes dans l'azote, le produit contiendra de l'oxygène combiné. Du ouivre de oathode fondu dans un oourant de H
<EMI ID=74.1>
miné en le traitant dans un oourant de Az.
(4) Le ou ivre de cathode, s'il est soumis, aune température élevée appropriée inférieure au point de fusion**
<EMI ID=75.1>
d'arsenic et débarrassé en grande partie d'antimoine.
(5) Du ouivre de oathode fondu et refroidi dans
<EMI ID=76.1>
<EMI ID=77.1>
et de nombreuses petites poches à gaz.
<EMI ID=78.1>
<EMI ID=79.1>
cuivre à une température élevée, un équilibre de réaction de masse est établi, résultant en une pression partielle
<EMI ID=80.1>
<EMI ID=81.1>
et à la pression atmosphérique.
(3) Du cuivre en fusion contenant de l'oxygène est désoxydé par agitation avec un courant de 00 ou par
<EMI ID=82.1>
reste dans le produite
<EMI ID=83.1>
(5) Du cuivre contenant de l'oxygène, s'il est soumis. à une température élevée appropriée inférieure au point de fusion, à Inaction d'un courant de 00 ou de
00 + Az, est réduit. La marche de la réduction de la surface 4 l'intérieur^ est lente,
<EMI ID=84.1>
comme indiqué dans la sous-section B ci-dessus, sauf qu'il a une action légèrement oxydante due à la pression partielle de 0.
(7) En faisant passer un courant réglable d'air
<EMI ID=85.1>
préalable, à une température élevée appropriée, on obtiendra
<EMI ID=86.1>
cace pour désoxyder et (ou) dégazéifier le ouivre en fusion.
(8) Du gaz à l'eau obtenu en amenant des gaz primaires appropriés en oontaot avec du charbon de bois préalablement traité, à une température élevée appropriée, donne
<EMI ID=87.1> nomique et efficace pour traiter le enivre à une température élevée inférieure au point de fusion,
<EMI ID=88.1>
été influencé dtune maniera appréciable, sauf sur la surface.
<EMI ID=89.1>
teau. L'analyse est approximativement la suivante
<EMI ID=90.1>
<EMI ID=91.1>
usuelle de Ou <2> S en solution euteotique.
(3) Du cuivre de oathode fondu et refroidi dans un
iA <EMI ID=92.1>
l'analyse élémentaire est la suivante ;
<EMI ID=93.1>
Une seule petite poche de gaz apparait au centre de la pièce coulée; il n'y a pas Vautres poches de gaz panai les dentrites. Le produit est très cassant.
B. En résumant les résultats de ce groupe d'expé"
<EMI ID=94.1>
lorsqu'ils sont en contact avec du ouivre en fusion, sont, directement ou lors de la dissociation, partiellement absorbés par le métal et influencent défavorablement ses propriétés physiques.
CI ON 3.- Pendant les périodes d'oxydation, de brassage à la per-
<EMI ID=95.1>
la façon de procéder actuelle d'affinage au feu, les gaz
du combustible sont en oontaot avec le métal en fusion. Etant donné qu'il est impossible d'obtenir du combustible et de le faire brûler de manière que ses gaz ne contiennent pas de pressions partielles de substances nuisibles ci-dessus mentionnées, il s'ensuit qu'il est impossible de produite un produit exempt de ces substanoes.
<EMI ID=96.1>
approximatif suivant
<EMI ID=97.1>
<EMI ID=98.1>
B. L'absorption de ces impuretés par contact
<EMI ID=99.1>
chines à couler de grande oapaoité et en réduisant ainsi le temps d'exposition; elle a des limitations physiques.
<EMI ID=100.1>
métal se solidifie sur les beos de la poche de coulée pendant le versage.
SECTION 4.- Une autre source de contamination du cuivre affiné au
feu.par les procédés actuels est l'oxygène absorbé par le métal en fusion pendant son transport de l'intérieur du four ,
<EMI ID=101.1>
périenoes faites par l'auteur de la présente invention sur ce point montrent que :
A. Les chercheurs précédents et les opérateurs adoptant la façon de procéder actuelle estiment que la quantité d'oxygène absorbée par le cuivre en fusion pendant son transport du four et dans le moule est négligeable. Ils sont
<EMI ID=102.1>
avec "l'éohantillon du produit". L'échantillon versé abe�be fréquemment davantage d'oxygène que le produit du fait que sa "vitesse de versage " est diminuée.
B. L'auteur de la présente invention a prouvé, par une technique préoise en obtenant un échantillon du ouivre dans le four, que'la quantité dtoxygène ainsi absorbée est très appréciable, Suivant la "vitesse de versage" et la
<EMI ID=103.1>
riait dans le cuivre affiné '(en n'envisageant pas les anodes) obtenu dans les installations actuelles d'affinage au feu, approximativement de la manière suivante, exprimée en pour cent du produit métallique :
<EMI ID=104.1>
0, La totalité de l'oxygène ainsi absorbée n'est pas
<EMI ID=105.1>
procédé actuel d'affinage au feu, un réajustement dans les éléments et composés que renferme le cuivre en fusion se produit pendant son transport du four et pendant la solidi-
<EMI ID=106.1>
<EMI ID=107.1>
Bas du combustible à l'atmosphère et le refroidissement du métal déterminent la libération de H en sortant du four, libération qui se poursuit jusqu'à ce que la solidification
<EMI ID=108.1>
atmosphère par rapport à oelle dans les gaz du combustible, détermine une absorption d'oxygène, comme expliqué dans le paragraphe 7 et un réajustement d'équilibre commence.
<EMI ID=109.1>
four et dans le moule s'abaisse, les diverses substances se cristallisent à leurs points de fusion ou au-dessous de oeuxci, comme indiqué ci-dessous :
<EMI ID=110.1>
<EMI ID=111.1>
les deux euteotiques liquides réagissent l'un sur l'autre pour réajuster l'équilibre comme suit t
<EMI ID=112.1>
La solidification de oes euteotiques à 1067*0 et
<EMI ID=113.1>
une partie est captée et apparait sous la forme de poches de gaz dans les surfaces des noyaux entre les dentrites,
SECTION 6.- Les expérienoes de l'auteur de la présente invention ont
démontré que pour la même teneur en soufre dans le ouivre en fusion dans les fours à réverbère employés dans la façon de prooéder actuelle pour l'affinage au feu, les quantités
<EMI ID=114.1>
A. L'augmentation de la teneur on oxygène du ouivre en fusion dans le four diminue le pourcentage de la
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pendant la solidification et la surface de la barre est
<EMI ID=116.1> fet opposé et la surface de la barre est légèrement convexe -
<EMI ID=117.1>
C, Une forme exagérée de B est connue sous le nom de cuivre � "brassage excessif à la perche" et cette
<EMI ID=118.1>
le cuivre en fusion en présence de la pression partielle de de S des gaz du combustible, il est nécessaire de réaxy- der complètement la charge afin de détruire l'équilibre de la
<EMI ID=119.1>
dé
'-ON 7. - lies expériences de l'auteur comme indiqué ci-dessus centrent
pourquoi il est physiquement impossible de produire par les procédés actuels d'affinage au feu du ouivre coulé qui ne oontiennt pas certaines impuretés très nuisibles. Il s'ensuit que l'affineur fait un produit qui constitue un oompromis et que le fabricant aooeptera pour la raison qu'il ne peut en obtenir un meilleur, mais qui présentera des oaraotéristiques physiques telles qu'il en résultera un prix de fabrication élevée et des rebuts en nombre excessif,
<EMI ID=120.1>
céder actuellement adoptée en Amérique est le suivant :
A, Le produit contient approximativement 6.4 %
<EMI ID=121.1>
masse, sans aucune disposition cristalline particulière.
<EMI ID=122.1>
présentes.
D. Des oristaux de cuivre forment environ 90 % du poids.
<EMI ID=123.1> dentrites,
G, Le produit n'est pas homogène, les quantités
<EMI ID=124.1>
varient considérablement dans les différentes parties de la même barre; il en résulte des rejets, au cours des essais de duotibilité, par le bureau américain des poids et mesures
<EMI ID=125.1>
SECTION 9. - En résumant les expériences faites par l'auteur sur les
oauses des imperfections physiques du produit affiné au feu suivant la pratique actuelle, oes défauts sont occasionnas
<EMI ID=126.1>
H, Ces substances sont formées par la présence dans le ouivre des éléments suivants : soufre, oxygène, hydrogène.
SECTION 10. - Si ces trois éléments peuvent être en prinoipe éliminés
du cuivre à des moments convenables au cours de l'opération et par la suite, jusque la solidification, le métal n'est
<EMI ID=127.1>
oasionne une réabsorption et on pourra obtenir un produit exempt des défauts physiques déterminés par oes éléments et
(ou) leurs composés. On a eu recours à des expériences afin de voir si les divers procédés imaginés d'après les résultats des recherches de laboratoire ne seraient pas susceptibles d'une application pratique à l'industrie, mais au point de vue
<EMI ID=128.1> importe quelle phase désirée du procédé dans contact du métal avec les gaz du combustible déterminant une contamination,
<EMI ID=129.1>
le métal.
<EMI ID=130.1>
dans le métal.
<EMI ID=131.1>
gène et de l'hydrogène oontenus dans les réactifs employés.
<EMI ID=132.1> le de la température par des moyens autres que par contact du métal avec les gaz du oombustible, ont démontré que de bons résultats sont obtenus :
En surchauffant du cuivre dans le récipient de fusion, suffisamment pour tenir compte des pertes oalou-
<EMI ID=133.1>
âtre obtenue avec les ohemisages réfraotaires actuels des cuves de fusion ou des convertisseurs sans dépenses ou frais excessifs. De nouveaux produits réfraotaires perfectionnés peuvent modifier la question dépenses,
<EMI ID=134.1>
térieur de récipients et (ou) un courant électrique induit dans le métal,
<EMI ID=135.1>
manière réglable de façon que la chaleur nette de toutes les réactions puisse être convenablement contrôlée.
D. Par chauffage de moules en graphite, en argile graphitique ou autres moules réfraotaires dans le but de contrôler la vitesse de solidification, chauffage qui peut être effectué par application d'une flamme à l'extérieur des moules pendant qu'ils sont vides.
<EMI ID=136.1>
bustible à l'intérieur des récipients lorsqu'ils sont vides, Une certaine quantité de soufre est absorbée par le ohemisage
<EMI ID=137.1>
employer des gaz du combustible, desquels le soufre a été éliminé.
F. Par toute combinaison des éléments ci-dessusA et (ou) B et (ou) 0 et (ou) D et (ou) E.
SECTION 12. - Les expériences de l'auteur, en ce qui concerne l'élimina-
tipn du soufre contenu dans le cuivre ont démontré que
A. Le cuivre en fusion est désulfuré par agitation avec un gaz quelconque qui contient une pression partielle convenable d'oxygène et qui est lui-même en principe
<EMI ID=138.1>
nable d'oxygène est présente avec le soufre dans le cuivre en fusion, elle est désulfurée par agitation avec un gaz contenant une pression partielle convenable de H et (ou)
<EMI ID=139.1>
sulfurera, par agitation, le ouivre en fusion et la quantité d'oxygène restant dans le produit désulfuré est fonotion de la pression partielle du gaz oxydant présent et de la température à laquelle il est traité; la pression partielle de. S
<EMI ID=140.1>
nablement élevée. L'aotion est lente si on emploie seulement une pression partielle d'oxygène (si H est omis) et la teneur en oxygène du produit désulfuré résultant est élevée.
D, Des cathodes à une température convenablement élevée inférieure au point de fusion sont désulfurées par un oourant de gaz quelconque en principe exempt de la pression
de S. La présence d'une pression partielle de H et (ou) Hx Cy dans le gaz de traitement accélère l'action. La teneur en oxygène du produit résultant est réglable par la pression partielle des gaz réducteurs présents.
<EMI ID=141.1>
<EMI ID=142.1>
dans des matières gazeuses ou solides avant que l'opération soit terminée.
F. L'économie de la désoxydation ultérieure est très sensiblement influencée en abaissant la teneur en oxygène du produit désulfuré,
G. La purification et l'élimination d'une partie considérable de Sb suivent les mêmes lois que la désulfuration,
<EMI ID=143.1>
élimination de l'oxygène et (ou) de ses composés contenus dans le cuivre, ont démontré que t
<EMI ID=144.1>
traitement par un courant de n'importe lequel des gaz suivantai à la condition qu'aucune pression partielle importante
<EMI ID=145.1>
les gaz ne rend pas la désoxydation impossible, La réaction est rapide et l'efficacité du gaz est très élevée si le gaz est introduit à une distance suffisante au-dessous de la surface pour que les bulles de gaz aient une distance suffisante pour s'échapper verticalement à travers le liquide.
B, Le ouivre en fusion peut être désoxydé par contact intime convenable avec du carbone finement broyé, à
<EMI ID=146.1>
gène A dans le carbone. Les détails des procédés permettant d'obtenir un contact convenable seront décrits,
0. On peut adopter toute combinaison des procédés ci-dessus A et B. Par agitation par l'un quelconque des <EMI ID=147.1>
la réaction est extrêmement rapide, effiaaoe et complète.
<EMI ID=148.1>
<EMI ID=149.1>
ouivre est convenable, elle est économique et rapide au point de vue industriel,
<EMI ID=150.1>
feotuée soit par du gaz ou du oarbone, elle peut être réalisée économiquement par réduction et terminée par addition de
<EMI ID=151.1>
xydation est faible si une forte réduction est préalablement effectuée par des réactifs mains coûteux. La réaction finale
<EMI ID=152.1>
bles qu'avec du carbone seulement.
<EMI ID=153.1>
désulfuration et (ou) la réduction et (ou) la désoxydation$! le produit résultant contient de l'hydrogène en solution. La quantité de H en solution est fonction de la pression par"" tielle de H présent dans les agents réducteurs. Le gaz en solution peut être éliminé par traitement approprié par un
<EMI ID=154.1>
la quantité de gaz en solution n'est pas excessive, elle peut être éliminée en réglant la vitesse de refroidissement et de solidification; par exemple, du cuivre en fusion, contenant H en solution, lorsqu'il est refroidi d'une manière réglable
<EMI ID=155.1>
d'hydrogène, dans un four électrique, ohassera [pound]"hydrogène, et si le refroidissement et la solidification sont suffisamment <EMI ID=156.1> lents et que l'hydrogène original en solution n'est pas en quantité excessive, aucune poche de gaz n'apparaîtra dans le produit, Dans oe procède, l'élimination de gaz en solution a pour objet l'élimination jusqu'au point où, en combinaison avec la vitesse de refroidissement employée, le produit coulé sera en principe exempt de poches d'hydrogène.
<EMI ID=157.1>
d'oxygène qui oxydent le cuivre, dans les réaotifs gazeux ou solides, jusque ce que le procédé soit terminé.
<EMI ID=158.1>
métallurgiques distinctes ; l'une concerne les réactifs pour fabriquer des anodes, l'autre les réaotifs pour obtenir le produit affiné pour la fabrication.
A. Fabrication d'anodes. - La seule condition re-
<EMI ID=159.1>
pour assurer un haut rendement pour la oapaoité du réservoir.
Les poches Intérieures à gaz ne sont pas une cause de rejet;
par conséquente des quantités relativement faibles de soufre peuvent être permises. Une bonne qualité de charbon de bois suffira pour constituer des réaotifs solides et le gaz à l'eau industriel ordinaire, le gaz d'éclairage, le gaz de gazogène, etc.., peuvent être employés comme réaotifs gazeux. Ces réactifs peuvent pire purifiés de la même manière que celle indiquée dans le paragraphe intitulé "produit coulé". si on constate qu'un rendement plus grand pour la oapaoité du réservoir rend cette purification économique.
B. Produit coulé pour la fabrication.
<EMI ID=160.1> économiquement réalisée jusqu'à achèvement très poussé
(1) Des désoxydants solubles, mentionnés
<EMI ID=161.1>
produit, mais le prix est pratiquement prohibitif,
(3) La houille et le bois sont des matières
<EMI ID=162.1>
tifs appropriés, à la fois gazeux et solides, peuvent être économiquement produits. Ces matières diffèrent au point de vue de leur composition dans des territoires géologiques différents, et un choix convenable en ce qui concerne la teneur en soufre diminue les frais de préparation de réactifs définitifs.
<EMI ID=163.1>
posés de soufre contenus dans les gaz réducteurs peut être économiquement effectuée par n'importe lequel des procédés maintenant connus dans l'industrie, par exemple : chauffage.
<EMI ID=164.1>
sèment, absorption, etc..
(5) L'élimination de 0 et (ou) H<2>0 des
<EMI ID=165.1>
à une température appropriée avec du carbone convenablement préparé, ainsi qu'il est bien connu dans l'industrie.
<EMI ID=166.1>
actifs gazeux employés pour la forte désoxydation du cuivre entreront en solution dans le métal désoxydé. Ils peuvent
<EMI ID=167.1>
u/ état dans lequel il renferme une teneur relativement faible
<EMI ID=168.1>
être en principe éliminés par n'importe lequel des procédés maintenant oonnus dans l'industrie, tel que la distillation une température élevée convenable, ou par traitement par un gaz approprié à une température convenable ou par distillation à une température appropriée et le vide, etc.. Les
<EMI ID=169.1>
<EMI ID=170.1>
fusion et (ou) pour l'élimination de 0 et (ou) H<2>0 et (ou)
<EMI ID=171.1>
par l'oxygène atmosphérique absorbé pendant le versage et
(ou) la ooulée du produit destiné à être employé pour la fabrication, ont démontré que :
<EMI ID=172.1>
de coulée a une largeur de 20 à 40 om ; le omivre en fusion coule par dessus ce bec en cascade. La surface exposée par unité de poids de métal est relativement grande et la quantité d'oxygène absorbée est relativement plus grande qu'avec l'autre forme de versage en cascade,, La raison en est qu'une faible teneur en oxygène dans les anodes n'est pas essentielle. La vitesse de versage pour le versage en cascade
des anodes est d'environ 10 Kgs 400 avec la façon de prooéder actuelle, mais on ne doit pas la confondre avec la vitesse
<EMI ID=173.1>
est une "oasoade en colonne". La quantité d'oxygène absorbée comme indiqué dans la section 4 se réfère à la "oasoade en oolonne",
<EMI ID=174.1>
moule à billettes, on peut employer une vitesse de versage en colonne bien en excès de oelle qui est possible avec la façon de procéder actuelle sans former de prises à froid dans la billette. A une vitesse de versage en colonne de 13 Kgs
<EMI ID=175.1>
elle est relativement négligeable. Le déplacement de l'air dans le moule et de l'air environnant la cascade avec Az et
<EMI ID=176.1>
<EMI ID=177.1>
sion de l'oxygène atmosphérique absorbé est empêchée en ajoutant à du ouivre en fusion en principe désoxydé des quantités convenables de métal et (ou) de métaux et (ou) d'allia* ges de métaux et (ou) de composés de métaux solubles dans le ouivre en fusion et dont l'affinité pour l'oxygène est plus grande que celle du cuivre, par exemple, Zn. Fe, Si, etc.. Un léger excès est employé dans la pratique en raison de la répartition non uniforme de l'oxygène absorbé dans le métal, Si le produit est destiné à un usage électrique, seules des substances devront être employées, dont la présence de cet excès n'influencent pas matériellement la conductibilité, pat-exemple Zn, Sn, etc..
<EMI ID=178.1>
empochée en assurant la solidification dans le réoipient
<EMI ID=179.1>
<EMI ID=180.1>
dés ci-dessus B,- C,.. D,
<EMI ID=181.1>
exprimé en pour cent de produit t
<EMI ID=182.1>
<EMI ID=183.1>
ont pas réussi pour la raison que le métal se fige dans l'ouverture. On remédie à cela par :
A, Un contrôle convenable de la température du métal dans la poche de coulée,
B, L'application d'un courant électrique pour chauffer les parois de l'ouverture.
C, La fondation d'un évent central dans la poignée de la partie mâle de la valve, 0 va qui permet la libre évacuation du métal résiduel de l'espace situé sous la valve lorsqu'elle est fermée,
D, Toute combinaison de A - B - 0 (ci-dessus).
<EMI ID=184.1>
céder, entraîne avec lui l'abandon de toutes les formes ao-
<EMI ID=185.1>
<EMI ID=186.1>
<EMI ID=187.1>
<EMI ID=188.1>
tesse de versage plus élevée,
<EMI ID=189.1>
ont démontré que :
A, Si en principe toute pression partielle de 0 est exolue du contact avec le métal en fusion, la désoxydation est en principe complète, économique et rapide, à la condition qu'un oontaot convenable soit assuré entre le 0 et le métal en fusion. La réaction se produit à toute température assurant.la fluidité.
<EMI ID=190.1>
bérant à une distance convenable au-dessous de la surface du métal en fusion, du carbone broyé à un degré de finesse convenable.
<EMI ID=191.1>
Une couche de carbone est placée sur la surface du bain, et immergée d'une manière réglable en employant un plongeur en argile graphitique attaohé à un manche convenable (du fer à point da fusion élevé peut être employé pour fabriquer des anodes). Le plongaur affecte la forme d'une coupe
<EMI ID=192.1>
tés et dans sa partie supérieure un nombre approprié de trous de dimension oonvenable, La descente du plongaur entraîne le carbone dans sa surface creuse inférieure, le car**
<EMI ID=193.1>
liquide. Le CO dégagé forme du 00<2> dans son mouvement de montée. La rapidité de la réaction est réglée par la finesse du C, la hauteur de 0 sur le bain, la dimension de la cavité du plongeur, le nombre et la dimension des trouai et la rapidité du mouvement du plongeur. La réaction
<EMI ID=194.1>
libérer 0 au fond ou près du fond d'un récipient dont la hauteur dépasse le diamètre. La présence de silice finement broyée forme un revêtement de silioate au-dessus du plongeur et le protège.
D. Du carbone finement broyé renfermé dans une enveloppe de cuivre peut être immergé et maintenu au-dessous de la surface du liquide au fond ou près du fond du réci-
<EMI ID=195.1>
ports, l'action est analogue à celle dans laquelle on emploie le plongeur,
ne
<EMI ID=196.1>
pas d'oxygène (par exemple de l'Az), de ouivre en fusion en présence de quantités convenables de C broyé en grains de grosseur appropriée dans un récipient de forme oonvenable, désoxydera le cuivre, Si le gaz servant à effectuer l'agitation est un gaz réducteur, l'action est accélérée, par exem-
<EMI ID=197.1>
sion dans un four électrique d'induction avec du carbone en grains de grosseur convenable désoxydera le métal, du fait d'une circulation induite/du liquide; le procédé est relativement lent à cause des scories formées par les cendres qui diminuent le contact. Si oe carbone est immergé d'une manière réglable par pression superposée, la réaction est rapide et économique. Une réduction réglable peut âtre obtenue
<EMI ID=198.1>
solubles. Les méthodes indiquées dans les paragraphes cidessus A et (ou) B et (ou) 0 et (ou) D et (ou) [pound] peuvent
<EMI ID=199.1>
G. La réduction en immergeant des perches au-dessous de la surface de cuivre en fusion dans un réoipient hors de contact avec les gaz du combustible est rapide et économique. La présenoe de cellulose donne lieu a des pressions partielles de H et 0 ; par conséquent, la désoxy-
<EMI ID=200.1>
<EMI ID=201.1>
efficacité de la réduction à l'aide de perches est très grande si le récipient est maintenu hors de contact avec les gaz du combustible.
H. D'autres procédés de contact, par exemple en faisant passer du cuivre en fusion par pesanteur sur une colonne de C ou à travers un cylindre rotatif oontenant du C, peuvent être employés si les conditions de travail mon.. trent que cela est économique,
SECTION 18. - Les expériences de hauteur, en ce qui concerne remploi
de récipients séparés pour les diverses opérations du procédé, montrent que :
<EMI ID=202.1>
<EMI ID=203.1>
Le récipient est de préférence garni, à ltendroit des surfaces de contact avec le métal en fusion, de matières réfrao�
<EMI ID=204.1>
cation, elle doit être effectuée sans contaminer le ouivre comme indiqué précédemment,
B. La désulfuration du cuivre en fusion est plus coûteuse et n'est pas complète et la teneur en oxygène du cuivre résultant est plus élevée si cette désulfuration est faite dans le récipient de fusion en présence des gaz du oombustible; la désulfuration de produit souffleux an fusion dans un convertisseur voisin est retardée par la présence
de soufre et (ou) de composés sulfureux restant dans la garniture et les scories provenant du soufflage précédente de sulfures, Il est préférable d'effeotuer la désulfuration dans un récipient séparé hors de oontaot avec les gaz du combustible, en ajoutant de la silioe pour maintenir sous
<EMI ID=205.1>
0, La désoxydation du ouivre en fusion peut être effectuée dans le même récipient que dans celui où il est désulfuré, mais toutes les soories qui peuvent être restées peuvent être partiellement réduites et une certaine quantité d'impuretés peuvent entrer à nouveau dans le ouivre; il est donc préférable d'utiliser un récipient séparé pour la déso-
<EMI ID=206.1>
rés pour la désulfuration et (ou) la désoxydation ne sont pas exigés.
D. La dégazéifioation du ouivre en fusion peut
<EMI ID=207.1>
au cours du procédé.
<EMI ID=208.1>
zéifioation du ouivre au-dessous de la température de fusion peuvent être effectuées dans le même réoipient ou dans des récipients séparés suivant que la question d'économie le dictera.
<EMI ID=209.1>
furation et (ou) de la désoxydation et (ou) de la purification de oathodes à une température inférieure au point de fusion, montrent que :
<EMI ID=210.1>
ouivre adhérant modérément les uns aux autres à leurs surfaces de contact. Le réglage convenable de l'électrolyte peut réduire cette adhérence à tout point raisonnable désiré; les cathodes peuvent être produites de façon que lorsqu'on les laisse tomber sur le sol elles sont si cassantes qu'elles se brisent en morceaux,
<EMI ID=211.1> taux de oathodes on trouve du sulfate de cuivre provenant de
<EMI ID=212.1>
<EMI ID=213.1>
fluides dans des conditions appropriées; le fluide peut âtre
<EMI ID=214.1>
çon que ces impuretés et (ou) leurs oomposés puissent en
<EMI ID=215.1>
cathodes,
<EMI ID=216.1>
élevée convenable (inférieure au point de fusion) par un courant de gaz sont désulfurées, débarrassées de As et dé-
<EMI ID=217.1>
gaz soit en principe exempt d'une pression partielle de S et (ou) As et (ou) Sb, Les gaz suivants ont donné ces
<EMI ID=218.1>
et (ou) H + 00 désulfurent, désoxydent, débarrassent de As et débarrassent en grande partie de Sb le ouivre, à une
<EMI ID=219.1>
oxygène est présent en quantités convenables; ceci a trait
<EMI ID=220.1>
thodes de la même manière, pour la raison qu'une quantité suffisante d'oxygène est présente dans les sulfates et les composés provenant de l�éleotrolyte pour permettre que ces éliminations se produisent,
F, Le brisage des oathodes en petits morceaux, par exemple en faisant passer des cathodes cassantes à travers un tambour rouleur et (ou) des rouleaux de petit diamètre, accélère la réaction.
<EMI ID=221.1>
convenable et (ou) du ouivre en grenaille contenant O.Bu en mélange avec du charbon de bois et (ou) du carbone, peu-
<EMI ID=222.1>
un courant d'un et (ou" de plusieurs gaz appropriés à une température convenable inférieure au point de fusion et une
<EMI ID=223.1>
lesoenoe du cuivre en partant d'une aggrégation de parcelles oontenant des vides pour obtenir une masse solide, ont montré que
<EMI ID=224.1>
des vides peuvent être fondues en une masse solide par une pression et à une température appropriées,
B. Si la surface des parcelles est recouverte d'-
<EMI ID=225.1>
oenoes sera imparfaite, ce qui portera atteinte aux propriétés physiques du produit,
<EMI ID=226.1>
de H ou de H + 00, lorsque la pression est appliquée, le
<EMI ID=227.1>
soufflures ou sans porter atteinte à ses propriétés physiques.
D. Si on soumet, à une température convenable,
<EMI ID=228.1>
H ou de H + 00 pendant une durée suffisante pour débarrasser les parcelles des composés dormant une pellicule et si on exerce alors une pression mécanique sur le ouivre, ces parcelles se fondront en une masse solide exempte de soufflu-
<EMI ID = 1.1>
<EMI ID = 2.1>
<EMI ID = 3.1>
<EMI ID = 4.1>
industry, This result is obtained by economically removing oxygen, sulfur and gas pockets which are
present in the cast product obtained by the processes currently used,
A patent application in the United States has been filed
<EMI ID = 5.1>
laboratory experiments and understands certain fundamental laws which have been established during these laboratory experiments. Said laboratory investigations have not been made on a scale large enough to
<EMI ID = 6.1>
economy of the new process. To demonstrate this fact, a semi-industrial facility was built and operated for six months. The present patent comprises in detail
<EMI ID = 7.1>
<EMI ID = 8.1>
confirmed during its operation that the said process was
<EMI ID = 9.1>
from an industrial point of view.
<EMI ID = 10.1>
present patent are as follows:
A, Pure copper - rarely found in nature. The
<EMI ID = 11.1>
B. Natural copper - found as a metal or in ore, does not contain enough gold or silver to cover the costs of its electrolysis and from which impurities can be sufficiently removed by fire refining to give a product cast that can be put on the
<EMI ID = 12.1>
<EMI ID = 13.1>
contains gold or silver in sufficient quantities to compensate for its electrolysis or impurities in sufficient quantity to make electrolysis necessary. Content
<EMI ID = 14.1>
D. Black copper - product of the black copper furnace,
<EMI ID = 15.1>
in the molten state of the associated or remelted vessel) coarsely refined in the fire and flows in a suitable shape to be placed in the works for electrolysis. The oxygen content is regulated by the amount of impure electrolyte removed to maintain the purification equilibrium and is
<EMI ID = 16.1>
F. Cathode - product obtained by electrolysis using anodes. The ordinary American cathode contains about 99.98% copper and its conductivity is about 102.1%, The impurities in the oathodes are formed mostly of copper sulfate from
<EMI ID = 17.1>
G. Waste - used or discarded manufactured items, manufacturing scrap and scrap. If we know that the original book constituting the waste is of good
<EMI ID = 18.1>
origin is unknown, the waste is sent back to. electrolysis,
H. Copper - Euteotic of copper oxide (symbol
<EMI ID = 19.1>
It is brittle and cannot be stretched, Melting point about 1064 * 0. The analysis is roughly as follows:
<EMI ID = 20.1>
Each unit of oxygen forms approximately 259 times its weight of euteotic.
<EMI ID = 21.1>
the next one :
<EMI ID = 22.1>
Each unit of sulfur forms approximately 130 times its weight of eutectic.
<EMI ID = 23.1>
reverberation furnace by contact with the gaseous products of the combustion of industrial fuel,
<EMI ID = 24.1>
purpose of removing impurities. Alkaline compounds are sometimes injected with the will to remove arsenic.
<EMI ID = 25.1>
is then covered with industrial charcoal and sometimes short twigs of wood are also added.
<EMI ID = 26.1>
the large end of a green wooden pole below the surface, in the presence of fuel gases.
<EMI ID = 27.1>
before any predetermined form of molten gold, this is currently done by letting the metal flow from the
<EMI ID = 28.1>
through which it flows into a tilting ooulée pocket; of this ladle, the metal passes through the
<EMI ID = 29.1>
nes to a cart, are also used; the copper is taken by hand from the bath contained in the oven, the
<EMI ID = 30.1>
vre is poured by the beos of this poohe, The flame of the fuel gases passing through the furnace maintains the temperature of the copper, during the casting period, at approx.
<EMI ID = 31.1>
L. Ooulé product - Salmon, slices, ingots, stretch bars, eto., Resulting from smelting - fire refining and casting in molds of cathodes or natural or waste copper.
<EMI ID = 32.1>
<EMI ID = 33.1>
<EMI ID = 34.1>
<EMI ID = 35.1>
<EMI ID = 36.1>
Both the weight requirements. These salmon are cast with the smallest dimension (vertical height. Usually no conductivity requirement. The average oxygen content is slightly higher than in
<EMI ID = 37.1>
<EMI ID = 38.1>
that the largest dimension is horizontal. The oxygen content is about the same as in salmon,
<EMI ID = 39.1>
oxygen content is about the same as in salmon,
(5) Rectangular billets - identical to round billets, except that the cross section is rectangular.
(6) Bars or beveled salmon - width 10 to 15 cm, -
<EMI ID = 40.1>
salmon are cast so that the intermediate dimension is vertical. The oxygen content is the same as in salmon,
<EMI ID = 41.1>
grams of copper per second of the time that the powder is discharged from each ladle spout for
<EMI ID = 42.1>
daily output of 180 tons, with a flow time of 4 1/2 hours, using a three-wheel casting machine.
<EMI ID = 43.1>
<EMI ID = 44.1>
N, Discharge speed in oasoade .. average number of kilograms of copper per second of time during which
<EMI ID = 45.1> high point to a lower point. In the example above
<EMI ID = 46.1>
0. Expulsion - copper is forced, tempered silver
<EMI ID = 47.1>
opening by non-application of pressure.
<EMI ID = 48.1>
in a mold of this size.
A. Product sample - obtained from the final product so as to accurately represent the average of the entire production of the container.
S, Resistance to trauma - in kilograms per square centimeter required to break a drawn and annealed wire of a specified size. The ordinary American product shows a tensile strength of about 4565 Kgs per square meter.
<EMI ID = 49.1>
by a wire of a given size when subjected to a repeated bending or twisting motion. The results obtained on American ripening products
<EMI ID = 50.1>
U, Conductivity - ability to conduct electric current expressed as a percentage of Matthiessen's table
Carbon <EMI ID = 51.1>; both being supposed in principle exempt
<EMI ID = 52.1>
(2) S = sulfur or its compounds, or both.
(3) 0 [yen] oxygen, assumed in principle to be free of S,
<EMI ID = 53.1>
oxygen in combination with ash compounds.
(9) Charcoal - Industrial charcoal.
(10) Fuel - Industrial fuel such as:
petroleum, coke, gouille, natural gas, gas generator gas, gas
<EMI ID = 54.1>
(11) Fuel gases - products of the combustion of industrial fuel with air.
(12) The usual chemical symbols for the following metals will be used to understand metals or their compounds, or both when used herein: As, Sb,
<EMI ID = 55.1>
(1) Desulfurization - removal of sulfur or its compounds (or both).
<EMI ID = 56.1>
its compounds, or both.
(3) Reduction - removal of oxygen to any desired level.
(4) Degasification - elimination of gas in solution
<EMI ID = 57.1>
example stripped of arsenio. indicates the elimination of the metal or its compounds, or both,
Section 2, - An examination of the fire-ripened product carried out in accordance with
<EMI ID = 58.1>
days of gas pockets and euteotic nuclei that harm
<EMI ID = 59.1>
if the defects of this product are due to the influences of contamination of the fuel gases together with the
<EMI ID = 60.1>
Here, the copper was treated under various conditions in a stream of each of these gases. These tests have shown that:
<EMI ID = 61.1>
drops sufficiently below the surface to ensure proper containment of the gas rising with the molten metal.
<EMI ID = 62.1>
with a central cavity and large blisters,
(3) If some book containing S and (or) As and
<EMI ID = 63.1>
<EMI ID = 64.1>
from a stream of H the resulting product is desulfurized, freed of arsenio and largely freed of antoi- <EMI ID = 65.1>
analogous results, but the relative quantity of oxygen present must be greater than aveo H. Reduction of the food into small granules accelerates the reaction.
<EMI ID = 66.1>
mass is established, resulting in the presence of a partial pressure of H and 0 and H <2> 0, The sum of partial pressure of oxygen is a function of temperature.
(6) Molten copper containing 3 and As and
<EMI ID = 67.1>
is desulfurized, free of arsenic, and largely free of antimony. This applies to molten cathodes. The resulting product contains oxygen depending on the conditions of the equilibrium reaction.
(7) If cathodes, at a high temperature appear
<EMI ID = 68.1>
furées, free of arsenio and largely free of antimony. The resulting product contains oxygen in accordance with the conditions of the equilibrium reaction.
(8) If copper containing 0 and S and As and
<EMI ID = 69.1>
<EMI ID = 70.1>
overheated fear. it is desulphurized. If it is then subjected to a suitable elevated temperature below its melting point, to the action of a stream of H, it is free of arsenic, largely free of antimony, and deoxidized.
(9), The presence of any gas, in principle free from a partial pressure of S and As and Sb, in the process gases indicated in the preceding paragraphs (1) to (8) inclusive, will not affect the results shown (except from the point of view of economy) if the
<EMI ID = 71.1>
(1) Pure copper is not adversely affected by pure nitrogen at any temperature below
<EMI ID = 72.1>
(2) Hydrogen in solution in molten copper is removed by treating it with an Az current. Yes
<EMI ID = 73.1>
smells in nitrogen, the product will contain combined oxygen. Oathode drunk melted in a current of H
<EMI ID = 74.1>
mined by processing it in a current of Az.
(4) The cathode or cathode, if subjected, to a suitable elevated temperature below the melting point **
<EMI ID = 75.1>
of arsenic and largely free of antimony.
(5) Oathode drunk, melted and cooled in
<EMI ID = 76.1>
<EMI ID = 77.1>
and many small gas pockets.
<EMI ID = 78.1>
<EMI ID = 79.1>
copper at elevated temperature, a mass reaction equilibrium is established, resulting in partial pressure
<EMI ID = 80.1>
<EMI ID = 81.1>
and at atmospheric pressure.
(3) Molten copper containing oxygen is deoxidized by stirring with a stream of 00 or by
<EMI ID = 82.1>
remains in the product
<EMI ID = 83.1>
(5) Copper containing oxygen, if submitted. at a suitable elevated temperature below the melting point, Inaction of a current of 00 or
00 + Az, is reduced. The walking of the reduction of the surface 4 inside ^ is slow,
<EMI ID = 84.1>
as noted in subsection B above, except that it has a mild oxidizing action due to the partial pressure of 0.
(7) By passing an adjustable current of air
<EMI ID = 85.1>
beforehand, at an appropriate high temperature, we will obtain
<EMI ID = 86.1>
cient to deoxidize and (or) degasify the molten drunk.
(8) Water gas obtained by supplying suitable primary gases in oontaot with pre-treated charcoal at a suitable elevated temperature gives
<EMI ID = 87.1> nomic and efficient to treat intoxicate at a high temperature below the melting point,
<EMI ID = 88.1>
been influenced in an appreciable manner, except on the surface.
<EMI ID = 89.1>
teau. The analysis is approximately as follows
<EMI ID = 90.1>
<EMI ID = 91.1>
usual of Ou <2> S in euteotic solution.
(3) Oathode copper melted and cooled in a
iA <EMI ID = 92.1>
elementary analysis is as follows;
<EMI ID = 93.1>
A single small gas pocket appears in the center of the casting; there are no other pockets of gas in the dentrites. The product is very brittle.
B. Summarizing the results of this group of "
<EMI ID = 94.1>
when in contact with molten drunk, are, directly or upon dissociation, partially absorbed by the metal and adversely influence its physical properties.
CI ON 3.- During periods of oxidation, permanent mixing
<EMI ID = 95.1>
the current method of refining with fire, gases
of the fuel are in contact with the molten metal. Since it is impossible to obtain fuel and burn it in such a way that its gases do not contain partial pressures of the above-mentioned harmful substances, it follows that it is impossible to produce a free product. of these substanoes.
<EMI ID = 96.1>
approximate next
<EMI ID = 97.1>
<EMI ID = 98.1>
B. The absorption of these impurities by contact
<EMI ID = 99.1>
chines to sink in great size and thus reducing the exposure time; she has physical limitations.
<EMI ID = 100.1>
metal solidifies on the beos of the ladle during pouring.
SECTION 4.- Another source of contamination of refined copper
fire. by current processes is the oxygen absorbed by the molten metal during its transport from the interior of the furnace,
<EMI ID = 101.1>
Periods made by the author of the present invention on this point show that:
A. Previous researchers and operators adopting the current procedure estimate that the amount of oxygen absorbed by molten copper during transport from the furnace and into the mold is negligible. They are
<EMI ID = 102.1>
with "the product sample". The poured sample frequently takes in more oxygen than the product because its "pour rate" is decreased.
B. The author of the present invention has proved, by a prior technique by obtaining a sample of the drink in the oven, that the quantity of oxygen thus absorbed is very appreciable, depending on the "pouring speed" and the quantity.
<EMI ID = 103.1>
laughed in the refined copper '(not considering the anodes) obtained in current fire refining installations, approximately as follows, expressed as a percent of the metallic product:
<EMI ID = 104.1>
0, Not all of the oxygen thus absorbed is
<EMI ID = 105.1>
current fire refining process, readjustment in the elements and compounds contained in molten copper occurs during transport from the furnace and during solidification.
<EMI ID = 106.1>
<EMI ID = 107.1>
Lowering the fuel to the atmosphere and the cooling of the metal determine the release of H when leaving the furnace, a release which continues until solidification
<EMI ID = 108.1>
atmosphere relative to that in the fuel gases, determines oxygen uptake, as explained in paragraph 7, and an equilibrium readjustment begins.
<EMI ID = 109.1>
oven and in the mold lowers, the various substances crystallize at their melting points or below them, as shown below:
<EMI ID = 110.1>
<EMI ID = 111.1>
the two liquid euteotics react with each other to readjust the balance as follows t
<EMI ID = 112.1>
Solidification of euteotic oes at 1067 * 0 and
<EMI ID = 113.1>
a part is captured and appears in the form of gas pockets in the surfaces of the nuclei between the dentrites,
SECTION 6.- The experiences of the author of the present invention have
demonstrated that for the same sulfur content in the molten wood in reverberatory furnaces employed in the current procedure for fire refining, the quantities
<EMI ID = 114.1>
A. Increasing the oxygen content of the molten water in the furnace decreases the percentage of
<EMI ID = 115.1>
during solidification and the bar surface is
<EMI ID = 116.1> opposite fet and the surface of the bar is slightly convex -
<EMI ID = 117.1>
C, An exaggerated form of B is known as copper "excessive pole stirring" and this
<EMI ID = 118.1>
molten copper in the presence of the partial pressure of de S of the fuel gases, it is necessary to completely reactivate the charge in order to destroy the equilibrium of the
<EMI ID = 119.1>
of
'-ON 7. - The author's experiences as indicated above center
why it is physically impossible to produce, by current fire refining processes, cast wood which does not have certain very harmful impurities. It follows that the refiner makes a product which constitutes a compromise and which the manufacturer will aooepter for the reason that he cannot obtain a better one, but which will present physical characteristics such as will result in a high manufacturing price. and excessive waste,
<EMI ID = 120.1>
yield currently adopted in America is as follows:
A, The product contains approximately 6.4%
<EMI ID = 121.1>
mass, without any particular crystalline arrangement.
<EMI ID = 122.1>
present.
D. Copper beads make up about 90% by weight.
<EMI ID = 123.1> dentrites,
G, The product is not homogeneous, the quantities
<EMI ID = 124.1>
vary widely in different parts of the same bar; this results in rejections, during duotibility tests, by the American Bureau of Weights and Measures
<EMI ID = 125.1>
SECTION 9. - Summarizing the experiences made by the author on
o causes of the physical imperfections of the product refined in the fire according to the current practice, these defects are caused
<EMI ID = 126.1>
H, These substances are formed by the presence in the drink of the following elements: sulfur, oxygen, hydrogen.
SECTION 10. - If these three elements can in principle be eliminated
copper at suitable times during operation and thereafter, until solidification, the metal is not
<EMI ID = 127.1>
resorbs reabsorption and a product can be obtained free from the physical defects determined by its elements and
(or) their compounds. Experiments were used to see if the various processes devised from the results of laboratory research would not be susceptible of practical application in industry, but from the point of view of
<EMI ID = 128.1> any desired phase of the process in contact of the metal with the fuel gases determining contamination,
<EMI ID = 129.1>
metal.
<EMI ID = 130.1>
in metal.
<EMI ID = 131.1>
gene and hydrogen contained in the reagents used.
<EMI ID = 132.1> the temperature by means other than by contact of the metal with the fuel gases, have shown that good results are obtained:
By overheating copper in the melting vessel, enough to account for losses oalou-
<EMI ID = 133.1>
hearth obtained with the current refraotaires ohemisages melting tanks or converters without excessive expenses or costs. New and improved refraotary products can modify the expenditure question,
<EMI ID = 134.1>
interior of receptacles and (or) an electric current induced in the metal,
<EMI ID = 135.1>
adjustable so that the net heat of all reactions can be properly controlled.
D. By heating graphite, graphitic clay or other refractory molds for the purpose of controlling the rate of solidification, which heating can be accomplished by applying a flame to the outside of the molds while they are empty.
<EMI ID = 136.1>
bustible inside containers when empty, A certain amount of sulfur is absorbed by the oil
<EMI ID = 137.1>
use fuel gases, from which sulfur has been removed.
F. By any combination of the above A and (or) B and (or) 0 and (or) D and (or) E.
SECTION 12. - The experiences of the author, with regard to the elimination
tipn of the sulfur contained in copper have shown that
A. Molten copper is desulfurized by stirring with any gas which contains a suitable partial pressure of oxygen and which is itself in principle
<EMI ID = 138.1>
nable oxygen is present with sulfur in molten copper, it is desulfurized by stirring with a gas containing a suitable partial pressure of H and (or)
<EMI ID = 139.1>
will sulfurize, by stirring, the molten ouivre and the amount of oxygen remaining in the desulfurized product is based on the partial pressure of the oxidizing gas present and the temperature at which it is treated; the partial pressure of. S
<EMI ID = 140.1>
nably high. The aotion is slow if only partial pressure of oxygen is employed (if H is omitted) and the oxygen content of the resulting desulfurized product is high.
D, Cathodes at a suitably high temperature below the melting point are desulfurized by any gas current which is in principle free from pressure.
of S. The presence of a partial pressure of H and (or) Hx Cy in the treatment gas accelerates the action. The oxygen content of the resulting product is adjustable by the partial pressure of the reducing gases present.
<EMI ID = 141.1>
<EMI ID = 142.1>
in gaseous or solid materials before the operation is completed.
F. The economy of the subsequent deoxidation is very appreciably influenced by lowering the oxygen content of the desulfurized product,
G. The purification and elimination of a considerable part of Sb follow the same laws as desulfurization,
<EMI ID = 143.1>
removal of oxygen and (or) its compounds contained in copper, have demonstrated that t
<EMI ID = 144.1>
treatment with a stream of any of the following gases provided that no significant partial pressure
<EMI ID = 145.1>
gases do not make deoxidation impossible, The reaction is rapid and the efficiency of the gas is very high if the gas is introduced at a sufficient distance below the surface so that the gas bubbles have a sufficient distance to s' escape vertically through the liquid.
B, The molten powder can be deoxidized by suitable intimate contact with finely ground carbon, at
<EMI ID = 146.1>
gene A in carbon. Details of the methods for obtaining suitable contact will be described,
0. Any combination of the above methods A and B. can be adopted. By stirring by any of <EMI ID = 147.1>
the reaction is extremely rapid, efficient and complete.
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<EMI ID = 149.1>
drunk is suitable, it is economical and fast from an industrial point of view,
<EMI ID = 150.1>
fired either by gas or by carbon, it can be achieved economically by reduction and terminated by addition of
<EMI ID = 151.1>
xidation is weak if a strong reduction is first carried out by expensive hand reagents. The final reaction
<EMI ID = 152.1>
only with carbon.
<EMI ID = 153.1>
desulfurization and (or) reduction and (or) deoxidation $! the resulting product contains hydrogen in solution. The quantity of H in solution is a function of the pressure per "" tial of H present in the reducing agents. The gas in solution can be removed by appropriate treatment with a
<EMI ID = 154.1>
the amount of gas in solution is not excessive, it can be removed by adjusting the rate of cooling and solidification; for example, molten copper, containing H in solution, when cooled in an adjustable manner
<EMI ID = 155.1>
of hydrogen, in an electric furnace, will chase [pound] "hydrogen, and if the cooling and solidification is sufficiently slow <EMI ID = 156.1> and the original hydrogen in solution is not in excess, no pockets gas will not appear in the product. In this process, the removal of gas in solution is aimed at removing to the point where, in combination with the cooling rate employed, the cast product will in principle be free of pockets of hydrogen.
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oxygen which oxidizes copper, in gaseous or solid reagents, until the process is complete.
<EMI ID = 158.1>
distinct metallurgical; one concerns the reagents to manufacture anodes, the other the reagents to obtain the product refined for manufacturing.
A. Manufacture of anodes. - The only condition re-
<EMI ID = 159.1>
to ensure a high efficiency for the oapaoity of the tank.
Internal gas pockets are not a cause of rejection;
therefore relatively small amounts of sulfur may be allowed. A good quality of charcoal will suffice to form solid reagents and ordinary industrial water gas, lighting gas, gasifier gas, etc., can be used as gaseous reagents. These reagents can worse be purified in the same manner as indicated in the paragraph entitled "cast product". if it is found that a greater yield for the oapaoité of the reservoir makes this purification economical.
B. Product cast for manufacture.
<EMI ID = 160.1> economically realized until very thorough completion
(1) Soluble deoxidizers, mentioned
<EMI ID = 161.1>
product, but the price is practically prohibitive,
(3) Coal and wood are materials
<EMI ID = 162.1>
Suitable agents, both gaseous and solid, can be economically produced. These materials differ in composition in different geological territories, and proper choice of sulfur content decreases the expense of preparing final reagents.
<EMI ID = 163.1>
Layers of sulfur contained in reducing gases can be economically carried out by any of the methods now known in the industry, for example: heating.
<EMI ID = 164.1>
sowing, absorption, etc.
(5) The elimination of 0 and (or) H <2> 0 from
<EMI ID = 165.1>
at a suitable temperature with suitably prepared carbon, as is well known in the industry.
<EMI ID = 166.1>
gaseous assets used for the strong deoxidation of copper will go into solution in the deoxidized metal. They can
<EMI ID = 167.1>
u / state in which it contains a relatively low content
<EMI ID = 168.1>
be removed in principle by any of the methods now known in the industry, such as distillation at a suitable elevated temperature, or by treatment with a suitable gas at a suitable temperature or by distillation at a suitable temperature and vacuum, etc. .. The
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fusion and (or) for the elimination of 0 and (or) H <2> 0 and (or)
<EMI ID = 171.1>
by atmospheric oxygen absorbed during pouring and
(or) the product intended to be used in the manufacture, have demonstrated that:
<EMI ID = 172.1>
casting has a width of 20 to 40 µm; the molten omivre flows over this cascading spout. The exposed area per unit weight of metal is relatively large and the amount of oxygen absorbed is relatively greater than with the other form of cascade pouring, The reason is that a low oxygen content in the anodes is not essential. The pouring speed for cascade pouring
of the anodes is about 10 Kgs 400 with the current way of proceeding, but it should not be confused with the speed
<EMI ID = 173.1>
is a "columnar oasoad". The quantity of oxygen absorbed as indicated in section 4 refers to the "oasoade in oolonne",
<EMI ID = 174.1>
billet mold, a column pouring rate well in excess of that which is possible with the present procedure without forming cold sets in the billet can be employed. At a column pouring speed of 13 Kgs
<EMI ID = 175.1>
it is relatively negligible. The movement of air in the mold and of the air surrounding the waterfall with Az and
<EMI ID = 176.1>
<EMI ID = 177.1>
absorption of atmospheric oxygen is prevented by adding to the normally deoxidized molten water suitable quantities of metal and (or) metals and (or) metal alloys and (or) soluble metal compounds in molten drunk and whose affinity for oxygen is greater than that of copper, for example, Zn. Fe, Si, etc. A slight excess is used in practice due to the non-uniform distribution of the oxygen absorbed in the metal. If the product is intended for electrical use, only substances should be used, including presence of this excess does not materially influence the conductivity, eg Zn, Sn, etc.
<EMI ID = 178.1>
pocketed ensuring solidification in the container
<EMI ID = 179.1>
<EMI ID = 180.1>
dice above B, - C, .. D,
<EMI ID = 181.1>
expressed in percent of product t
<EMI ID = 182.1>
<EMI ID = 183.1>
have not succeeded for the reason that the metal freezes in the opening. This is remedied by:
A, Proper control of the temperature of the metal in the ladle,
B, The application of an electric current to heat the walls of the opening.
C, The foundation of a central vent in the handle of the male part of the valve, 0 va which allows the free evacuation of the residual metal from the space under the valve when it is closed,
D, Any combination of A - B - 0 (above).
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yield, brings with it the abandonment of all forms ao-
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<EMI ID = 188.1>
higher pouring weight,
<EMI ID = 189.1>
have shown that:
A, If in principle any partial pressure of 0 is exolved from contact with the molten metal, the deoxidation is in principle complete, economical and rapid, provided that a suitable oontaot is ensured between the 0 and the molten metal. The reaction takes place at any temperature ensuring fluidity.
<EMI ID = 190.1>
Berant at a suitable distance below the surface of the molten metal, carbon ground to a suitable degree of fineness.
<EMI ID = 191.1>
A layer of carbon is placed on the surface of the bath, and submerged in an adjustable manner using a graphitic clay plunger attached to a suitable handle (high melting point iron can be used to make anodes). The plunger affects the shape of a cup
<EMI ID = 192.1>
tees and in its upper part an appropriate number of holes of suitable size, The descent of the plunger pulls the carbon into its lower hollow surface, the char **
<EMI ID = 193.1>
liquid. The CO released forms 00 <2> in its upward movement. The speed of the reaction is regulated by the fineness of the C, the height of 0 on the bath, the size of the plunger cavity, the number and size of the holes and the speed of the plunger's movement. The reaction
<EMI ID = 194.1>
release 0 at or near the bottom of a container whose height exceeds the diameter. The presence of finely ground silica forms a coating of silioate over the plunger and protects it.
D. Finely ground carbon enclosed in a copper jacket may be immersed and maintained below the surface of the liquid at or near the bottom of the vessel.
<EMI ID = 195.1>
ports, the action is analogous to that in which the diver is employed,
born
<EMI ID = 196.1>
no oxygen (e.g. Az), or molten drunk in the presence of suitable amounts of C ground into grains of suitable size in a suitably shaped vessel, will deoxidize the copper, If the gas used to effect the agitation is a reducing gas, the action is accelerated, for example
<EMI ID = 197.1>
Zion in an electric induction furnace with carbon in grains of suitable size will deoxidize the metal, due to induced circulation / of the liquid; the process is relatively slow because of the slag formed by the ash which decreases the contact. If the carbon is immersed in an adjustable manner by superimposed pressure, the reaction is rapid and economical. Adjustable reduction can be obtained
<EMI ID = 198.1>
soluble. The methods indicated in the above paragraphs A and (or) B and (or) 0 and (or) D and (or) [pound] can
<EMI ID = 199.1>
G. Reduction by immersing poles below the surface of molten copper in a container out of contact with fuel gases is rapid and economical. The presence of cellulose gives rise to partial pressures of H and 0; therefore, deoxy-
<EMI ID = 200.1>
<EMI ID = 201.1>
Efficiency of reduction using poles is very great if the container is kept out of contact with fuel gases.
H. Other contact methods, for example by passing molten copper by gravity over a column of C or through a rotating cylinder containing C, may be employed if working conditions indicate that this is true. economic,
SECTION 18. - Height experiments, with regard to employment
separate containers for the various process operations, show that:
<EMI ID = 202.1>
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The container is preferably lined, at the place of the contact surfaces with the molten metal, with refrao �
<EMI ID = 204.1>
cation, it must be carried out without contaminating the ear as indicated above,
B. Desulfurization of molten copper is more expensive and not complete, and the oxygen content of the resulting copper is higher if this desulfurization is done in the smelting vessel in the presence of fuel gases; the desulphurization of blown product in fusion in a nearby converter is delayed by the presence
of sulfur and (or) sulfur compounds remaining in the packing and slag from the previous blowing of sulphides, It is preferable to carry out the desulphurization in a separate vessel out of oontaot with the fuel gases, adding silioe to keep under
<EMI ID = 205.1>
0, The deoxidation of the molten egg can be carried out in the same vessel as in the one where it is desulfurized, but any soories which may have remained can be partially reduced and a certain amount of impurities can enter the fruit again; it is therefore preferable to use a separate container for the deso-
<EMI ID = 206.1>
res for desulfurization and / or deoxidation are not required.
D. Degasification of molten wood can
<EMI ID = 207.1>
during the process.
<EMI ID = 208.1>
Food preparation below melting temperature may be carried out in the same container or in separate containers as the question of economy dictates.
<EMI ID = 209.1>
furation and (or) deoxidation and (or) purification of oathodes at a temperature below the melting point, show that:
<EMI ID = 210.1>
drunk moderately adhering to each other at their contact surfaces. Proper adjustment of the electrolyte can reduce this adhesion to any reasonable point desired; cathodes can be produced in such a way that when dropped to the ground they are so brittle that they shatter into pieces,
<EMI ID = 211.1> rate of oathodes copper sulfate is found from
<EMI ID = 212.1>
<EMI ID = 213.1>
fluids under appropriate conditions; the fluid can hear
<EMI ID = 214.1>
so that these impurities and (or) their compounds can
<EMI ID = 215.1>
cathodes,
<EMI ID = 216.1>
suitable high (below the melting point) by a stream of gas are desulfurized, free of As and de-
<EMI ID = 217.1>
gas is in principle free from a partial pressure of S and (or) As and (or) Sb, The following gases gave these
<EMI ID = 218.1>
and (or) H + 00 desulphurize, deoxidize, remove As and largely remove Sb from the drunk, at a
<EMI ID = 219.1>
oxygen is present in suitable amounts; this relates
<EMI ID = 220.1>
similarly, for the reason that a sufficient amount of oxygen is present in the sulphates and compounds from the electrolyte to allow these eliminations to occur,
F, Breaking oathodes into small pieces, for example by passing brittle cathodes through a roller drum and / or small diameter rollers, speeds up the reaction.
<EMI ID = 221.1>
suitable and (or) shot powder containing O.Bu mixed with charcoal and (or) carbon,
<EMI ID = 222.1>
a stream of one and (or "more than one suitable gas at a suitable temperature below the melting point and a
<EMI ID = 223.1>
lesoenoe of copper starting from an aggregation of plots containing voids to obtain a solid mass, have shown that
<EMI ID = 224.1>
voids can be melted into a solid mass by suitable pressure and temperature,
B. If the surface of the plots is covered with -
<EMI ID = 225.1>
oenoes will be imperfect, which will affect the physical properties of the product,
<EMI ID = 226.1>
of H or H + 00, when pressure is applied, the
<EMI ID = 227.1>
blisters or without affecting its physical properties.
D. If one submits, at a suitable temperature,
<EMI ID = 228.1>
H or H + 00 for a sufficient period of time to rid the plots of the compounds which form a film and if a mechanical pressure is then exerted on the ouivre, these plots will melt into a solid mass free from blowing