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" Perfectionnements apportés aux procédés métallurgiques pour séparer les métaux des minerais ou autres matières qui lea contiennent, notamment aux procédés de réduction de ces métaux ".
L'invention, est relative aux procédés métallurgiques pour séparer les métaux. des minerais ou autres matières qui les contiennent; et elle concerne plus spécialement (parce que c'est dans leur cas que son application paraît devoir offrir le plus d'intérêt), mais non exclusivement, parmi .ces procédés, ceux pour la réduction des métaux, en partant de leurs minerais.
Elle a pour but, surtout, de rendre ces procédés tels qu'ils soient plus rationnels et plus économiques, tant au point de vue purement industriel qu'au point de vue ther- mique, et qu'ils permettent d'obtenir des produits d'une plus grande pureté.
Elle consiste, principalement, à utiliser à la fois la chaleur de combinaison et l'état de dissociation des ma- @ /
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tières actives, dans les réactions fortement exothermiques résultant de l'action de l'zote sur les composés carbures et plus spécialement les carburer métalliques, pour obtenir, tout au moins, la réduction de Minerais, de mattes ou déchets industriels contenant des matières récupérables sans interven- tion d'oxygène ou d'un composé gazeux de l'oxygène autre que celui que peuvent contenir les Matières traitées.
Elle consiste, mise à part cette disposition princi- pale, en certaines autres dispositions, qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après, notamment: en une deuxième disposition, consistant à adjoindre aux matières, suffisant à elles seules à assurer la réaction d'a- zoturation, d'autres substances, par exemple d'autres gaz, qui, par leur effet sur la réaction, permettent de régler la température optima pour un rendement maximum, de déclencher d'autres réactions intéressantes ou d'obtenir des sous-pro- duits déterminés;
et une troisième disposition consistant à procéder, aux traitements du genre en question, avec apport ou sous trac- tion de chaleur pour maintenir la température à laquelle se fait la réaction dans les limites requises, l'apport de cha- leur pouvant avoir lieu par une source calorifique étrangère, par effet Joule résultant, par exemple, d'un effet électroly- tique, par introduction de matières actives, propres à dé- clencher des réactions, exothermiques, convenables dans la mas- se traitée, alors que la cha@eur en excès peut être récupérée pour qu'on puisse l'utiliser pour des traitements thermiques, préalables ou ultérieurs, des matières intervenant dans les réactions prévues.
Bile vise plus particulièrement un certain mode d'application (celui où. on l'applique à la réduction des mé- taux.) ainsi que certains modes de réalisation des procédez -
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comportant application de ces dispositions; et elle vise plus particulièrement encore, et ce à titre de produits industri- els nouveaux, les subst2nces obtenues à l'aide de ces procé- dés ainsi que les appareils spéciaux pour la mise en oeuvre de ces procédés-.
Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, lequel complé- ment est, bien entendu, donné surtout à titre d'indication.
L'invention consiste, plus spécialement, à utiliser à la fuis la chaleur de combinaison et l'état de dissociation des matières actives dans les réactions fortement exothermi- ques résultant de l'action de l'azote sur les composés car- bures. et plus spécialement les carbures métalliques du cal- cium, du baryum, etc.
Elle a plus particulièrement en vue l'application de tout au moins une partie de ces actions à la réduction de minerais, de mattes ou de déchets ÍYJ.c..u5triels contenant des métaux récupérables, quels qu'ils oient, sans devoir faire intervenir de l'oxygène ou un composé gazeux de l'oxygène autre que celui que ces matières peuvent contenir., On évite ainsi tous les inconvénients résultant des chauffa- ges ou réductions à l'air 1 ibre. Cet te application présente,. en outre, l'avantage que ces résultats peuvent être obtenus à des. températures notablement plus basses que celles utili- sées jusqu'ici pour l'obtention de ces mêmes produits.
Selon l'invention, on mélange le minerai ou la ma- tière à traiter, préalablement broyé, un carbure métalli- que. On fait passer dans ce mélange de l'azote, employé seul ou en mélange avecd'autres gaz, et on amorce la réaction de l'azote, par chauffage, ,-,près quoi la réaction se poursuit sans a,pport de chaleur. L'azote, ou le mélange gazeux conte- nant l'azote, peut être introduit à une pression plus élevée ou plus faible que la pression atmosphérique et on peut, au besoin, faire varier cette pression au cours du traitement.
La réaction peut être arrêtée par le pa ssage de gaz: inerte
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ou elle peut continuer, par elle-f:1Gl.le, par douele àéco..igJo>1- tion des produits fornés, au besoin, avec c clw,ul'j. 8'00 ou refroi- dissement Par contre, on peut tz#i,iisfor ;ier la r,fe,c- tion par passade de gaz actifs suivant le but à atteindre.
On peut se servi--, de le. réaction c't',Latvx.tion seu- le ou de réactions co:-.cin\; eS obtenues par l'intervention d'au- tres gaz actifs, introduits en l.1él<:l1be avec l'azote ou séparé- ment. Ceci peri::et d'obtenir un réglage parfait de la réaction envisagée à la température optiu.,. de rendement lH2.Xilli1Jl:l, ce réglage c,yallt lieu sous l'action des l;latières ..léi.les, utili- sez seules, et qui, en étant introduites à une température convenable ou en provoquant des réactions secondaires exo- ou erldott¯ermi,ues, peuvent influencer la température 2. laquelle se l'ait la réaction et rauener cette telapérature au point vou- lu. Ce réglage peut également se faire par l'introduction de e
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méla.nes qui déclenchent ou subissent des réactions connues.
Finalei-ent l'introduction des matières utilisées seules ou sous force de mélange, peut se faire en vue d'obtenir des
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âoas-produits déterminés.
Le chauffage auxiliaire peut être obtenu ou complé- tépar effet Joule résultant, par exemple, d'un effet électro- lytique en vue d'obtenir des séparations plus aisées du pro- duit principal ou des réactions électrolytiques. intéressantes
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pour les sous-produits solides ou liquatée, c est-a-dire arme- nés à l'état pâteux.
Les calories, qui pourraient être en excès, peuvent être récupérées et utilisées au dehors, ou bien, pour la pré- paration des matériaux en mélange, ou bien, pour provoquer ou entretenir des fusions ou réactions. ultérieures au traitement principal.
Ci-dessous est donné l'exemple suivant.
On mélange du carbure de calcium à de la galène-,
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ces Ratières, étant broyées. au mises aous òrme draggloméréa avec une matière volatile inactive, par exemple du soufre,
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qui permettra, par la suite, à l'azote de passer librement au travers de la masse..
On introduitle mélange dans un vase clos dans le - quel on fait passer un courant d'azote. On amorce la réaction comme à l'ordinaire et comme si on avaiten vue la fabrica- tion de la cyanamide calcique.
A la température de réaction de l'azote, le carbure commence à réduire la. galène mais confie le carbone et le cal- cium sont dissociés à cette température sous l'influence des équilibres rationnels:
C2Ca + 2 il - CN2Ca + C # (CN)2 + Ca qui sétablissent entre 800 et 1200 C, on aura :
C2Ca + PbS = cas + 2 C # Pb C a # PbS = CaS # Pb.
La réaction est parfaitement réglable par le mélange en proportions définies,deC2Ca et PbS, par la quantité ho- raire d'azote introduite et par la température qu'on peut main* tenir constante par chaullage accessoire si ce@ a est nécessai- re.
On obtient ainsi, sans intervention d'oxygène, d'une part, le métal et, d'autre part, le soufre qui l'accompagnait et qui se présente sous forme de cas; une petite partie du sou- fre est entraînée par le courant gazeux évacué. De plus, en l'absence deau, il se dégage du cyanogène (C2N2) aisément recupérâblé*
Le résidu, composé d'un peu de C2Ca non attaqué, d'un peu de CNCa non entré en réaction et surtout de CaS, donne des sous-produits tous récupérables-.
Cette méthode peut être appliquée pour t.ous les mi- nerais des :..étaux usuels ou rares, soit sulfurés, chlorurés, oxydés, carbonatés, ou leurs mélangea, soit pour des mattes. industrielles, soit pour des déchets inoustriels contenant des sels métalliques,tels que les déchets de fabrication d'accumulateurs, les résidus d'empâtage, les vieilles pla- ques, etc. Dans ce dernier cas, il est bon de séparer d'abord le plomb métallique par simplefusion etdemélanger le reste
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à de la galène broyée pour convertir le sulfate de plomb en plomb et acide sulfureux, les oxydes restants donnant la ré- action, visée par l'invention, quand ils sont mélangés au carbure en aotation.
Bien entendu on a recours au carbure Métallique qui permet d'obtenir le métal annexe, qu'on désire séparer, dans les meilleures conditions, ce carbure étant employé seul ou en mélange avec d'autres carbures.
Dans le cas, par exemple, où les métaux à extraire sont à bas point de fusion, par exemple 600-900 C on peut utiliser avantageusement le carbure de baryum, très facile à obtenir, et qui joue un rôle réducteur -- non seulement par lui-mené et également par le cyanamide barytique et le cyanu- re de baryum dissocies sous l'influence de l'azote à dea températures plus basses que le carbure de calcium.
En ce qui concerne le carbure d'aluminium, qui est facilement fabriqué et n'exige pas une température très éle- vée pour sa formation, on peut l'utiliser seul ou associé à d'autres carbures pour obtenir directement avec des minerais d'autres métaux, des alliages d'aluminium, par exemple avec des minerais de cuivre, du bronze d'aluminium.
On peut également, en utilisant le carbure d'alu- minium seul ou en mélange avec d'autres matières en propor- tions convenables, obtenir des sous-produits renfermant le ni- trure d'aluminium, même en partant de bauxites siliceuses.
Le procédé selon l'invention permet, en outre, d'ob- tenir des métaux rares beaucoup plus purs, par exemple le titane et en général ceux qui donnent facilement des azotures.
En eifet, si on prend des sels de ces métaux (oxydes, chloru- res) et si on effectue la réaction d'azoturation sur un mé- lange d'un sel de ces métaux et d'un carbure approprié, le métal cède au carbure, à une température relativement basse, l'azote qu'il avait :Eixé. Il suffit alora, suivant le jeu thermochimique des réactions , d'interrompre l' introduction de
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l'azote et d'augmenter ou de diminuer l'apport de chaleur accessoire, pour Maintenir la. température de réaction optima.
On peut également, dans le cas le plus général, en vue d'obtenir une réaction secondaire intéressante sur les sous-produits solides ou gazeux, adjoindre à l'azote un au- tre gaz ou ur;e vapeur susceptible de provoquer des réactions intéressantes avec les produits traités. Par exemple, à la fin de la réaction de l'azote sur le mélange de carbure de calcium et de galène, on obtient, par l'introduction de vapeur d'eau, un mélange d'acétylène, d'hydrogène sulfuré H2S et d'ammoniac. Si,pendant la réaction, on introduit simultané- ment de l'azote et dee l'hydrogène sulfuré on peut obtenir les deux sulfures de cyanogène et, par conséquent, tous les pro- duits qui en dérivent.
Comme il va de soi, et co1=1r.e il ressort d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes d'application non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant plus spécialement été indiqués;elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes.
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"Improvements made to metallurgical processes for separating metals from ores or other materials which contain them, in particular to processes for reducing these metals".
The invention relates to metallurgical processes for separating metals. ores or other materials which contain them; and it concerns more especially (because it is in their case that its application seems to offer the most interest), but not exclusively, among these processes, those for the reduction of metals, starting from their ores.
Its aim, above all, is to make these processes such that they are more rational and more economical, both from a purely industrial point of view and from a thermal point of view, and that they make it possible to obtain high-quality products. 'greater purity.
It consists, mainly, in using both the heat of combination and the state of dissociation of the ma- @ /
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very active, in the strongly exothermic reactions resulting from the action of nitrogen on the carbide compounds and more especially metal carburizers, to obtain, at the very least, the reduction of ores, mattes or industrial wastes containing recoverable materials without intervention of oxygen or of a gaseous compound of oxygen other than that which may be contained in the treated materials.
It consists, apart from this main provision, of certain other provisions, which are preferably used at the same time and which will be discussed more explicitly below, in particular: a second provision, consisting in adding to the subjects, sufficient on their own to ensure the zotization reaction, other substances, for example other gases, which, by their effect on the reaction, allow the optimum temperature to be set for maximum efficiency, to trigger other interesting reactions or to obtain specific by-products;
and a third arrangement consisting in carrying out the treatments of the kind in question with the addition or under traction of heat in order to maintain the temperature at which the reaction takes place within the required limits, the supply of heat being able to take place by a foreign heat source, by the Joule effect resulting, for example, from an electrolyte effect, by the introduction of active materials, capable of triggering reactions, exothermic, suitable in the treated mass, while the cha @ The excess can be recovered so that it can be used for pre or subsequent heat treatments of the materials involved in the planned reactions.
Bile is aimed more particularly at a certain mode of application (that in which it is applied to the reduction of metals.) As well as certain embodiments of the procedures.
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including application of these provisions; and it relates more particularly still, and this as new industrial products, the subst2nces obtained using these processes as well as the special apparatuses for the implementation of these processes.
And it can, in any event, be well understood with the aid of the additional description which follows, which addition is, of course, given above all by way of indication.
More especially, the invention consists in the escape of the heat of combination and the state of dissociation of the active materials in the strongly exothermic reactions resulting from the action of nitrogen on the carbon compounds. and more especially metallic carbides of calcium, barium, etc.
It has more particularly in view of the application of at least part of these actions to the reduction of ores, mattes or waste materials containing recoverable metals, whatever they are, without having to involve oxygen or a gaseous compound of oxygen other than that which these materials may contain. All the inconveniences resulting from heating or reductions in free air are thus avoided. This application presents you ,. in addition, the advantage that these results can be obtained at. temperatures significantly lower than those used heretofore to obtain these same products.
According to the invention, the ore or the material to be treated, previously ground, is mixed with a metal carbide. Nitrogen, used alone or in admixture with other gases, is passed through this mixture, and the reaction of nitrogen is initiated by heating, whereupon the reaction proceeds without the addition of heat. The nitrogen, or the gas mixture containing nitrogen, can be introduced at a pressure higher or lower than atmospheric pressure and this pressure can be varied, if necessary, during the treatment.
The reaction can be stopped by the passage of gas: inert
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or she can continue, by her-f: 1Gl.le, by douele àéco..igJo> 1- tion of forged products, if necessary, with c clw, ul'j. 8'00 or cooling On the other hand, we can tz # i, iisfor; ier the r, fe, c- tion by passing active gases according to the goal to be reached.
We can use--, the. reaction c't ', Latvx.tion only or reactions co: -. cin \; eS obtained by the intervention of other active gases, introduced in l.1el <: l1be with nitrogen or separately. This peri :: and to obtain a perfect control of the reaction envisaged at the optimum temperature. of yield lH2.Xilli1Jl: l, this adjustment c, yallt takes place under the action of the latières ..léi.les, used alone, and which, being introduced at a suitable temperature or by causing exo side reactions - or erldott¯ermi, ues, can influence the temperature 2. which the reaction takes place and bring this temperature to the desired point. This adjustment can also be done by introducing e
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mela.nes that trigger or undergo known reactions.
Finally the introduction of the materials used alone or under mixing force, can be done in order to obtain
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âoas-products determined.
Auxiliary heating can be obtained or supplemented by the Joule effect resulting, for example, from an electrolyte effect in order to obtain easier separations from the main product or from the electrolytic reactions. interesting
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for solid or liquated by-products, that is to say mixed in a pasty state.
The calories, which could be in excess, can be recovered and used externally, either, for the preparation of the mixed materials, or else, to provoke or maintain fusions or reactions. subsequent to the main treatment.
Below is given the following example.
We mix calcium carbide with galena-,
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these Dobby, being crushed. in the form of a dragglomerate with an inactive volatile material, for example sulfur,
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which will then allow nitrogen to pass freely through the mass.
The mixture is introduced into a closed vessel through which a stream of nitrogen is passed. The reaction is initiated as usual and as if the production of calcium cyanamide was intended.
At the reaction temperature of nitrogen, the carbide begins to reduce. galena but confides the carbon and calcium are dissociated at this temperature under the influence of rational equilibria:
C2Ca + 2 il - CN2Ca + C # (CN) 2 + Ca which are established between 800 and 1200 C, we will have:
C2Ca + PbS = case + 2 C # Pb C a # PbS = CaS # Pb.
The reaction is perfectly adjustable by the mixture in defined proportions, of C 2 Cl and PbS, by the hourly quantity of nitrogen introduced and by the temperature which can be kept constant by accessory heating if this is necessary.
We thus obtain, without the intervention of oxygen, on the one hand, the metal and, on the other hand, the sulfur which accompanied it and which is in the form of cases; a small part of the sulfur is entrained by the exhaust gas stream. In addition, in the absence of water, cyanogen (C2N2) is released which is easily recovered *
The residue, composed of a little unattacked C2Ca, a little non-reacted CNCa and especially CaS, gives all recoverable by-products.
This method can be applied to all the mines of: .. usual or rare vices, either sulphurous, chlorinated, oxidized, carbonated, or their mixtures, or for mattes. industrial, or for inoustrial waste containing metal salts, such as waste from the manufacture of accumulators, mash residues, old plates, etc. In the latter case, it is good to first separate the metallic lead by simple fusion and to mix the rest.
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to ground galena to convert the lead sulphate to lead and sulphurous acid, the remaining oxides giving the reaction contemplated by the invention when they are mixed with the carbide in aotation.
Of course recourse is had to metal carbide which makes it possible to obtain the annex metal, which one wishes to separate, under the best conditions, this carbide being used alone or in admixture with other carbides.
In the case, for example, where the metals to be extracted have a low melting point, for example 600-900 C, one can advantageously use barium carbide, very easy to obtain, and which plays a reducing role - not only by itself and also by barium cyanamide and barium cyanide dissociated under the influence of nitrogen at temperatures lower than calcium carbide.
As regards aluminum carbide, which is easily manufactured and does not require a very high temperature for its formation, it can be used alone or in combination with other carbides to obtain directly with ores of other metals, aluminum alloys, for example with copper ores, aluminum bronze.
It is also possible, by using aluminum carbide alone or in admixture with other materials in suitable proportions, to obtain by-products containing aluminum nitride, even starting from siliceous bauxites.
The process according to the invention also makes it possible to obtain much purer rare metals, for example titanium and in general those which readily give azides.
Indeed, if we take salts of these metals (oxides, chlorides) and if we carry out the azotization reaction on a mixture of a salt of these metals and a suitable carbide, the metal gives way to carbide, at a relatively low temperature, the nitrogen it had: Eixé. It suffices alora, according to the thermochemical play of the reactions, to interrupt the introduction of.
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nitrogen and increase or decrease the incidental heat input, to maintain the. optimum reaction temperature.
In the most general case, it is also possible, with a view to obtaining an interesting secondary reaction on the solid or gaseous by-products, to add to the nitrogen another gas or vapor capable of causing interesting reactions. with the treated products. For example, at the end of the reaction of nitrogen on the mixture of calcium carbide and galena, we obtain, by the introduction of water vapor, a mixture of acetylene, hydrogen sulfide H2S and d 'ammonia. If nitrogen and hydrogen sulphide are introduced simultaneously during the reaction, the two cyanogen sulphides and, consequently, all the products thereof can be obtained.
As goes without saying, and co1 = 1r.e it emerges moreover already from what precedes, the invention is in no way limited to that of its modes of application nor to those of the embodiments of its various parts, having been more especially indicated; it embraces, on the contrary, all the variants.