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"Procédé et appareil pour la vaporisation de métaux ou substances analogues difficiles à vaporiser et produits en résultant"
La présente invention est relative à un procédé et un appareil pour convertir en vapeur des métaux, des alliages métalliques, des composés métalliques, tels que des minerais ou des subsbances analogues difficiles à vaporiser, de façon à les rendre = soit inchangées chimi- quement, soit après dissociation ou réactions avec d'autres substances - propres à être soumises à certaines autres opérations, par exemple précipitation sous forme dune
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poudre très fine, décomposition en leurs éléments, séparation de certains mélanges etc..
On a en outre trou- vé que les opérations ci-dessus peuvent être effectuées beaucoup mieux et plus économiquement en utilisant des vapeurs surchauffées. Le nouveau procédé est par suite propre à une grande variété d'utilisation.
L'invention consiste en premier lieu en un procédé suivant lequel de petites qu&ntités de substances à traiter sont introduites à la fois par un orifice à l'intérieur d'un four ou creuset présentant une surface sensiblement plane soumise Inaction de la chaleur, de faon que ces petites quantités de substances introduites à la fois ne puissent former de complexes cohérents im- portants.
De préférence la surface recevant les substan- ces à traiter est soumise directement à la chaleur du four ou creuset, c'est-à-dire ne présente aucune instal- lation ou agencement agissant sur l'opération. ou creuset L'invention concerne également un four/présentant une surface pratiquement plane et disposée sensiblement horizontalement et qui dans aucune circonstance ne présen- te de dépression ni de saillie permettant la formation d'accumulations solides ou liquides ou des amas de parti- cules à traiter.
Suivant une caractéristique de l'invention, on fait tomber goutte à goutte la substance à traiter ou on la met en contact de façon différente avec la surface du creuset ou four de sorte qu'en pratique chaque grain ou goutte individuelle reste séparée sur la surface et est soumise séparérient à Inaction de la chaleur.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, on fait agir sur les particules individuelles de substan- ou ces ou sur de petites accumulations de celles-ci une chaleur
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assez élevée pour que du fait de la vaporisation spon- tanêe ces particules individuelles ou petites accumula- tions sont complètement enveloppées par de la vapeur for- mée par leurs substances même. Le phénomène bien connu de Leidenfrost ( caléfaction) apparaît ainsi.
Suivant la présente invention, ce phénomène se produit aussi bien en traitant des grains solides que des gouttes liquides. Avec des grains solides ce phénomène se traduit en ce que,après un intervalle de temps extré- mement court, ces grains sont du fait de la vaporisation, invisibles à l'oeil observant l'intérieur du four ou creuset. Quand on traite des gouttes liquides le phéno- mène de Leidenfrost produit outre une vaporisation vive, des pouvements de va et vient extrêmement rapides des gouttes sur la couche de vapeur formée à la surface supé- rieure de la. surface sensiblement plane décrite ci--dessus et qui se trouve à lTintérieur du four ou creuset.
On a également trouvé qu'en mettant en oeuvre le nouveau procédé il peut se produire des effets redresseurs.
A l'aide d'un indicateur de courant continu connecté au circuit alimentant en courant le four ou creuset, ces effets peuvent être observés et utilisés pour le contrôle de l'opération.
Au dessin annexé on a représenté à titre d'exemple, diverses constructions de fours ou creusets pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention.
Dans ces dessins:la fig.l est une vue sectionnelle schématique d'un creuset représenté pour exposer le prin- cipe de l'invention.
La fig.2 est une coupe longitudinale verti- cale d'un four ou creuset pour la mise en oeuvre du procé- d-é de l'invention..
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La est une variante d'un four suivant l'invention.
La fig.4 est une coupe d'une autre variante d'un four suivant l'invention.
La fig.5 est une vue en coupe d'une dernière variante d'un four suivant l'invention et la fig.6 est une coupe horizontale du four représenté à la fig.5.
Comme le montre schématiquement la fig.l le four ou creuset 1 en tôle, a un fond 2 et présente à son ex- trémité supérieure un conduit de départ 3 en communica- tion avec un espace 4 collecteur des gaz ou vapeur déve- loppés. Le fond 2 du four 1 est recouvert d'une plaque 5 en graphite 2 ou analogue dont la surface supérieure est sensiblement plane ou au moins constituée de façon à empêcher toute accumulation ou rassemblement important de particules ou de gouttes des matière ou substance à traiter.
Un tube 6 traverse les parois du creuset ou four 1 et ce tube est relié à une capacité de stockage, ou réser- voir 7 pour la matière ou les substances à traiter. Le tube 6 porte un obturateur 8. En outre deux électrodes 9 traversent les parois du four 1 et un arc électrique 10 est foimé entre elles à '-'intérieur du four ou creuset.
Une source de courant convenable 11 est connectée aux électrodes 9 à l'aide d'un circuit 12 comprenant un am- pèremètre 13.
La capacité ou réservoir 7 est rempli soit de matière granuleuse, si on désire traiter une telle matiè- re, soit de métal liquide. En ouvrant l'obturateur 8, la matière est introduite dans le four 1 en très petites quantités à la fois, de préférence sous forme de grains ,individuels ou gouttes 14. Au moment où la goutte 14 ou
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le grain, introduit au moyen du tube 6, atteint la plaque 5 du four 1 chauffé à haute température, ce grain ou cette goutte est complètement enveloppé par la vapeur 15 formée dans le four de sorte qu'en pratique, ce grain ou cette goutte, sont un peu soulevés au-des- sus de la surface supérieurede la plaque 5 . Du fait que la goutte 14 est entourée de vapeur 15 il se produit le phénomène bien connu de Leidenfrost.
La goutte 14 se déplaoe alors rapidement d'un mouvement de va et vient à l'intérieur du four ou creuset 1. Les vapeurs développées passent finalement a. travers le conduit de départ 3 du four 1 à l'intérieur de la chambre 4 d'où elles sont amenées à tout point d'utilisation désiré.
Le même effet est obtenu en traitant des matières granu. leuses à condition que la matière soit introduite dans le four, de façon à atteindre la surface de la plaque 5 sous forme: de grains individuels.
La fig. 2 montre un mode de construction.de four ou creuset pour la mise en oeuvre pratique du nouveau procédé. Selon cette réalisation la chemise 16 de préfé- rence en tôle est garnie d'un revêtement en matière réfraotaire 17 au sein duquel le creuset 18 est inséré.
Le four ou oreuset 18 se termine à sa partie supérieure par une portion conique 19. Trois tubes 20 pénètrent dans le creuset 18 et on n'a représenté au dessin qu'un seul de ceux-ci pour rendre la représentation plus- claire. Chacun de ces tubes 20 est assujetti par un support 21 et sert à maintenir en position une électrode 22 qui pénètre à l'intérieur du four ou creuset 18 à travers la portion conique 19. On a représenté au dessin une des électrodes 22 en traits pleins, la deuxième étant représentée en pointillé tandis que la troisième
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n'est pas représentée du tout. Chacune de ces électrodes
22 est isolée électriquement par rapport aux tubes 20 au. support 21 et la chemise 16 au moyen d'isolants 23.
Un tube 24 relie la par tie conique 19 à un tube 25 qui peut être en communication avec un point d'utilisation des gaz ou vapeurs développés à l'intérieur du creuset 18.
Un tube 26 traverse la paroi de la ohemise 16, le revê- tement réfractaire 17 et la portion conique 19 du creuset
18. L'extrémité supérieure de ce tube 26 porte une plaque transparente 27 permettant d'observer l'intérieur du creu- set ou four pendant l'opération. Un tube 28 disposé à 1''extérieur de la chemise 16 est en communication avec le tube 26 et est relié à la capacité de stockage ou au réservoir 29 de matières à traiter. Ce tube 28 est muni d'un obturateur de commande 30. Un tube 31 est inséré dans la partie inférieure du creuset 18 et il faitsail- lie légèrement au dessus de la surface supérieure d'une plaque 32 en graphite ou analogue.
Le tube 31 est ouvert à son extrémité supérieure et son extrémité inférieure se termine dans une embouchure 33, en forme d'entonnoir, d'un tube 34 traversant une pièce de maintien 35 et le fond 36 de la chemise 16 pour déboucher dans un récep- tacle 37 fixé à une monture 38 fixée au fond 36. Un tuyau d'évacuation 39 part du réceptacle 37. Des roues
41 sont montées dans des supports 40 fixés au fond 36 de la chemise 16, et elles permettent de déplacer l'ensem- ble du four ou creuset en vue de le mettre en commun!- cation, comme on le désire, avec l'un ou l'autre dispositif dans lequel les vapeurs métalliques ou d'alliages métal- liques, etc.. qu'il produit peuvent être soumises aux opérations désirées.
Le fonctionnement de ce four ou creuset est fon-
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damentalement le même que celui qui a été décrit en référence à la fig.l. Si pour une raison quelconque une quantité trop importante de Matière à traiter est introduite à la fois dans le four ou creuset 18 l'ex- cès de matière s'écoule par le tube 31 et tombe dans le réceptacle 37 par le tube 34.
Cette matière peut être évacuée du réceptacle 37 au moyen du tube 39 et être utilisée à nouveau de toute façon désirée, La plaque transparente 27 et le tube 26 permettent d'observer l'in- térieur du four 18 et par suite le fonctionnement de ce dernier,de sorte que l'on peut contrôler de toute façon désirée l'introduction dans le four de matières à trai- ter à partir du réservoir ou capacité de stockage 29.
Si l'on désire vaporiser,au lieu de matière granu- leuse,un métal ou des alliages métalliques liquides,par exemple du fer, ce dernier est introduit dans le four 18 de préférence sous forme de fil. Le réservoir de stocka- ge 29 et l'obturateur 30 contrôlant l'alimentation de la matière ou substance granuleuse ou liquide à traiter sont alors remplacés par d'autres dispositifs qutil n'est pas nécessaire de représenter ou de décrire puisqu'ils sont bien connus de l'homme du métier.
Dans certains cas les dispositifs commandant l'alimentation du four en matières à vaporiser peuvent être construits de façon à être réglés automatiquement selon ltallure de l'opération de vaporisation. Ce réglage peut être effectué par exemple au moyen de relais action- nés sous la dépendance de la température régnant dans le four, l'intensité du courant électrique, le niveau des 'matières ou autres facteurs pouvant être indiqués par des instruments de mesures.
Le tube 34 peut être en graphite et est de préfé-
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renae chauffe à température convenable par un courant électrique. Le réceptacle 37 est également de préfé- rence chauffe. Les dispositifs nécessaires à cet effet ne sont pas représentés au dessin et ne font pas partie de la présente invention.
Comme déjà mentionné ci-dessus, la surface supé- rieure de la plaque 32 est de préférence plane. Cette plaque, de préférence efi graphite, est disposée dans un plan horizontal et sa surface supérieure peut présenter de petites dépressions qui permettent de limiter les groupes individuels du liquide mais qui sont cependant telles qu'elles rendent impossibles les accumulations ou amas dans une même dépression d'un grand nombre de jouîtes sous forme de tas ou de lacs.
Les électrodes 22 sont connectées en étoile avec des enroulements d'un transformateur triphasé 42 . Le point neutre est relié à la chemise 16 du four ou creu- set 18 et mis à la terre. Le courant primaire est fourni par une ligne triphasée et sa tension est sous la dépen- danoe d'organes de contrôle bien connus en technique.
Les électrodes peu-vent également être connectés de façon différente ou être alimentés par du courant biphasé ou du courant continu . Si on le désire, une seule électrode peut être utilisée auquel cas le creuset 18 ou la plaque 32 joue le rôle de deuxième électrode.
Avec Certaines de ces connections il peut se produi- re des effets redresseurs et il peut être par suite pré- férable d'utiliser un instrument indiquant et mesurant le courant continu dans le circuit aboutissant au four ou creuset 18.
Si l'on désire vaporiser du cuivre selon le nou- veau procédé, on procède comme suit en admettant que le
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transformateur soit de 200 kilowatts.
Quand après fermeture du circuit, et formation de l'arc électrique, le four ou creuset 18 est amené à une température suffisante, on introduit dans le four à partir de la capacité ou réservoir de stockage 29, du cuivre liquide en quantité suffisante pour couvrir le fond du creuset ou la surface supérieure de la plaque de graphite 32, si une telle plaque est utilisée, dtune couche très mince de ouivre liquide. L'intensité élec- trique est alors augmentée suffisamment pour que le cuivre se vaporise ce qui comme le montre l'expérience ne se produit que lentement tant qutune quantité cohé- rente du liquide se trouve à l'intérieur du creuset.
Dès que le cuivre liquide qui a été introduit dans le four est à peu près épuisé et que par suite le fond du four ou la surface supérieure de la plaque 32 commence à être dégarni 'de la couche de cuivre à traiter il se produit une augmentation brusque de la vitesse de vapo- risation, En même temps apparaît le phénomène bien connu
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de Zeiâenfrost, clest-à-dire que les grandes et petites gouttes encore présentes so. nt si rapidement vaporisées sur la plaque 32, qu'elles sont un peu soulevées par la vapeur au-dessus de cette plaque. Les diverses gouttes sont complètement enveloppées par la vapeur, effectuent des mouvements rapides de va et vient dans le four et finalement dis paraissent.
Par suite de la quantité très importante de chaleur radiante à l'intérieur du four, les gouttes sont très rapidement vaporisées, et la va- peur est chauffée à une température très supérieure au point d'ébullition. Ce résultat est encore favorisé par le fait que les vapeurs développées sont obligées de traverser l'arc électrique. On peut laisser dans l'om-
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bre dans quelle mesure, au cours de la vaporisation, soitt les phénomènes électriques entrent en action/directement soit à l'aide de la chaleur dégagée par l'arc électri- que forme.
Dès que le phénomène de Leidenfrost se produit et que la vaporisation commence, il faut veiller à ce que le cuivre liquide frais soit introduit dans le creuset ou four en quantité égale à celle qui est vapo- risée à la fois dans le four . Si ces conditions sont maintenues, la vaporisation s'opère dans la mesure la plus favorable. L'obturateur 30 contrôlant l'alimenta- tion en manière est naturellement ouvert suffisamment lorgement à cet effet.
La quantité de matière nécessaire pour obtenir des conditions d'opération correctespeut être calculée à partir des constantes thermiques et de la charge du transforma teur. Si comme on l'a supposé le transforma- tour est de.250 kilowatts, environ 85 % de cette puis- sance sont libérés dans l'espace de vaporisation, et produisent 144.200 calories heure, pour échauffer le cuivre jusqu'à son point de fusion 108 caloriespar kilogramme sont nécessaires, et d'autre part il faut
135 calories pour chauffer le cuivre jusqu'à 2.100 degrés centigrades, 42 calories pour la fusion, 1.100 calories pour la vaporisation, etenviron 150 calories pour la surchauffe de 500 degrés centigrades.
Théoriquement l'espace de vaporisation reste en équilibre calorifique si 146.200 / 1.536 soit 93,5 kilo- grammes de cuivre sont fournis par heure de façon uni- forme. En pratique la quantité de cuivre fournie est un peu en dessous de la masse indiquée ci-dessus.
Le contrôle de la quantité de matière introduite
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dans le four ne présente pas de difficultés du fait que l'opération est automatiquement stabilisée à un certain degré, si le transformateur fonctionne avec une certaine élasticité. Si une trop grande quantité de cuivre est introduite l'arc électrique consomme plus d'énergie et par suite une plus grande quantité de cuivre est vaporisé.
.Dex porosités et des trous dans la plaque 32 ou plus géné- ralement l'utilisation d'une plaque de structure spôngieu- se favorisent la stabilité et la facilité de contrôle de l'opération.
Le fait que le phénomène de Leidenfrost se produit en même temps qu'une forte augmentation de la vitesse de vaporisation peut être la conséquence de ce que les restes de métal fondu sont isolés thermiquement du fond du four ou creuset par la vapeur métallique entourant ou enrobant ces restes. Par conséquent l'apport de chaleur transmise par le fond par convection diminue, et en même temps éga- lement la quantité de chaleur soustraite au fond étant don- né que les vapeurs.ne conduisent pas aussi bien la chaleur que le liquide.
Les gouttes isolées ont, par rapport à leur masse, une grande surface et absorbent une grande quan- tité de chaleur radiante dont l'intensité à l'intérieur du creuset, augmente avec la quatrième puissance de la tent- pérature absolue alors que la soustraction de chaleur par convection s'accroît plus lentement avec la température .
Il est sans importance que l'augmentation brusque de la vitesse de vaporisation soit causée par le phénomène de Leidenfrost ou soit imputable à, un autre phénomène simul- tané. Dans tous les cas l'apparition du phénomène de Leiden- frost est un critérium sur du fait que le creuset ou four fonctionne dans les conditions correctes pour obtenir une vaporisation intensive du métal.
D'autres métaux ou alliages métalliques peuvent
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également être valorisés au moyen du dispositif décrit et selon le même procède, pourvu. que, pendant l'unité de temps, il ne soit pas introduit dans la chambre de vapo- risation une quantité de substance à vaporiser plus grande que celle seule qui est vaporisée dans cette chambre, et que la température de cette chambre soit maintenue supérieure à celle à laquelle le phénomène de Leidenfrost conçue à devenir efficace.
Les quantités ou nasses de substances à traiter et à introduire dans le four peuvent être calculées à partir des constantes calorifiques de ces substances et de la puissance de l'arc. Si les chiffres nécessaires pour ce calcul ne sont connus qu'approxima tivement, ces quantités peuvent être estimées et corrigées durant l'opération.
Le procédé suivant l'invention peut également être utilisé pour le traitement dTautres substances, par exemple des composés métalliques comme des oxydes, des sulfures, etc.. , même si ces substances passent directe- ment de l'état solide à l'état gazeux. On a, par exemple, fréquemment désomposé des minerais de nickel , cuivre, zinc et autres métaux en leurs constituants, selon le nouveau procédé, en transformant les minerais tels qu'ex- traits de la fosse et par des moyens connus en une fine poudre sèche qui est répandue à travers le conduit d'en- trée de façon à être introduite lentement et, de préfé- rence, uniformément à l'intérieur du four.
Chaque parti- cule individuelle de minerai se vaporise alors pratique- ment indépendamment et on obtient un mélange gazeux surchauffé des constituants du minerai. Ce mélange ga- zeux est alors décomposé ou séparé de ses constituants, de préférence à l'extérieur du tube, puis refroidi, les
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constituants distincts étant obtenus dans (Les récepta- ales ou réservoirs séparés sous forme de poudre fine.
Comme il est connu, beaucoup de ces poudres ont la propriété, dans les conditions venant en considération, de ne pas fondre mais de se sublimer. En traitant de tel- les substances, il se produit une variante pour parti- cules solides du phénomène de Leidenfrost. Ces substan- ces se comportent de façon similaire à des gouttes et se vaporisent si rapidement qu'elles sont soulevées au dessus, de leur support par la couche de vapeur les entou- rant. Toutefois, ces particules ne se déplacent pas ir- régulièrement d'un mouvement de va et vient sur leur sup- port comme dans le cas de liquides.
On peut cependant trouves une température au-dessus de laquelle la vitesse de vaporisation de ces substances augmente rapidement en prenant soin, par un réglage correct de la vitesse d'ali- mentation de l'espace de vaporisation en matière à vapo- riser, que de grandes quantités ou tas de matières ne puissent staccumuler en des points de la surface du creu- set et réduire .la température en ces points.
Il peut être avantageux de surchauffer les vapeurs métalliques quittant l'espace de vaporisation, au moyen de surfaces chauffantes additionnelles, par exemple par des tubes chauffés électriquement, des plaques ou analo- gues en graphite.
Si nécessaire, toutes les parties de l'installation pour mettre en oeuvre le nouveau procédé et qui doivent être amenées à haute température sont protégées contre l'oxydation par introduction de gaz neutre, par exemple de l'azote, tant que le gaz produit dans le four n'est pas apte à assurer cette protection.
Le procédé de vaporisation est mis en oeuvre dans
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le dispositif décrit à la pression atmosphérique environ.
Il peut toutefois être avantageux dTeffectuer l'opération sous sur-pression ou dans certains cas également sous sous-pression. Dans ce but, le four ou creuset et les capacités qui lours sont reliées sont isolées de façon suffisamment étanche de l T atmosphère et le vide ou la pression sont obtenus à l'aide de pompes d'aspiration ou de poupes de compression respectivement. Les divers dispositifs et opérations nécessaires pour obtenir le résultat recherché sont suffisamment connus de l'homme du métier pour qu'il paraisse inutile ici (l'en faire une description plus détaillée.
Le dispositif pour mettre en oeuvre le nouveau procédé représenté schématiquement à la fig.3 consiste en un creuset 43 en graphite ou analogue chauffé par effet Joule. Dans ce but, la partie inférieure du creu- set 43 est disposée dans une auge 44 en matière conduc- trice et qui est remplie de charbon fin 45. Un tube 47 e-,. matière conductrice dirigé vers le haut part de la partie supérieure conique 46 du creuset et est relié à un autre tube 48. L'extrémité supérieure du tube 47 est entourée (.'t'une pince tabulaire 49 au moyen de laquelle le courant du transformateur 50 est conduit au tube 47 formant la partie supérieure du creuset 43, de aorte que ce dernier est chauffé intensivement.
Le tube 51 relié à un réceptacle de stockage ou réservoir 52 et portant un obturateur de contrôle 53 débouche à la partie supé- rieure 46 du creuset 43.
Le fonctionnement de ce dispositif est similaire à celui qui a été décrit au sujet de la construction représentée à la fig.2.
Le creuset représenté à la fig.4 consiste en un
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tube 54 en graphite ou matière analogue placé en posi- tion inclinée et également chauffé par effet Joule par le courant du transformateur 55. Un tube 56 muni d'un obturateur de contrôle 57 est relié à l'extrémité fermée du tube 54 et à un réservoir de stockage ou réceptacle 58 rempli de matière à traiter. Dans cette construction également, la température est élevée à un degré tel que la matière introduite dans le dispositif et répandue sur la paroi chaude du tube 54, est transformée en vapeur et en outre surchauffée en se dirigeant vers l'extrémité d'évacuation du tube 54 qui peut être reliée à un point d'utilisation des vapeurs.
Du fait de la disposition inclinée du tube 54, toutes les gouttes qui ne sont pas immédiatement vaporisées roulent à nouveau vers carrière jusqu'à ce que la vaporisation soit complètement obtenue.
Suivant les figs.5 et 6, le creuset ou four con- siste en'une bague creuse 59 en graphite ou analogue qui entoure un bras 60 du noyau d'un transformateur 61 por- tant les enroulements 62. La bague 59 forme enroulement secondaire et est, durant le fonctionnement du transforma- teur, traversée par des courants importants. Il en résulte que la bague 59 est amenée à une température très élevée.
Un tube 63 présentant un obturateur de contrôle 64 est relié à la bague 59 et à un réservoir de stockage ou réceptacle 65 pour la matière à traiter. La vapeur pro- duite dans la bague 59 passe à travers le tube 66 et est conduite à un point d'utilisation convenable.
La poudre métallique obtenue par le nouveau procès dé est caractérisée en ce que toutes les particules pri- maire.s de poudre sont d'une dimension voisine de la li-
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mi,te de la visibilité microscopique et en ce que les particules secondaires sont des agrégats extrêmement lâches également de dimensions microscopiques.
Cette poudre fait également partie de l'invention à titre de produit industriel nouveau.
Exemples.
----------------- Le four étant supposé de puissance: 200 kw. à 860 calories
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<tb> soit <SEP> : <SEP> 172.000 <SEP> calories
<tb>
<tb> 15 <SEP> de <SEP> perte <SEP> due <SEP> à <SEP> la <SEP> chaleur
<tb> communiquée <SEP> à <SEP> l'atmosphère
<tb> ambiante: <SEP> ........... <SEP> 25.800 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> la <SEP> quantité <SEP> de <SEP> chaleur <SEP> utile <SEP> dans
<tb> le <SEP> four <SEP> est <SEP> par <SEP> suite <SEP> 146.200 <SEP> calories
<tb>
Pour maintenir un équilibre thermique l'opération
EMI16.2
.:ï8U-;;
tre ooiiduite cornsie ltin i<;L\1.ent les exemples sukvan% 1.) CUIVRE.
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<tb> Chauffage <SEP> jusqu'à <SEP> 1080 <SEP> <SEP> ...... <SEP> 108 <SEP> calories
<tb>
<tb> 1080 <SEP> à <SEP> 21000 <SEP> ....... <SEP> 153 <SEP> "
<tb> Chaleur <SEP> latente <SEP> de <SEP> fusion <SEP> ..... <SEP> 142 <SEP> "
<tb>
<tb> Chaleur <SEP> de <SEP> vaporisation <SEP> ....... <SEP> 1.100 <SEP> "
<tb>
<tb> Chaleur <SEP> supposée <SEP> pour <SEP> surchauf-
<tb>
<tb> fer <SEP> la <SEP> vapeur <SEP> de <SEP> 500 <SEP> environ <SEP> .... <SEP> 150 <SEP> "
<tb>
Total : 1. 563 calories
La chaleur disponible 146. 200 calories divisée par la quantitéde chaleur par kilogramme de cuivre 1.363 calories fournit 93,5 kg. par heure comme quantité maximum admissible de métal alimenté.
2.) ZINC.
EMI16.4
<tb>
0-420 <SEP> 42 <SEP> calories
<tb>
<tb> 420 -918 <SEP> 60 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> Chaleur <SEP> latente <SEP> de <SEP> fusion <SEP> 20 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> Chaleur <SEP> de <SEP> vaporisation <SEP> 436 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> Chaleur <SEP> de <SEP> surchauffe <SEP> supposée <SEP> ... <SEP> 100 <SEP> "
<tb>
Total 666 calories
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La quantité maximum. admissible de métal alimenté, calculée comme ci-dessus est: 146.200 divisé par 666 soit 219,5 kilogrammes par heure.
3. ETAIN
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<tb> 0- <SEP> 239 <SEP> 13,5 <SEP> calories
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 232 <SEP> -.2270 <SEP> 15,5 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Chaleur <SEP> latente <SEP> de <SEP> fusion <SEP> 13,8 <SEP> "
<tb>
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<tb>
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<tb>
<tb> Chaleur <SEP> de <SEP> vaporisation.....'. <SEP> 621,0 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Chaleur <SEP> de <SEP> surchauffe <SEP> supposée <SEP> .... <SEP> 38,0 <SEP> "
<tb>
Total 701,8 calories
La quantité maximum admissible de métal alimenté calculée comme ci-dessus est: 146,200 divisé par 701,8 soit 208,5 kg par heure.
4. NICKEL
EMI17.2
<tb> 0 <SEP> -1452 <SEP> .............. <SEP> 218 <SEP> calories
<tb> 1452 -3075 <SEP> 324 <SEP> "
<tb>
EMI17.3
Cè.5,fiehte.dé' 'üs ion ........ 70 , 4 "
EMI17.4
<tb> Chaleur <SEP> de <SEP> vaporisation <SEP> 1. <SEP> 490,0 <SEP> "
<tb>
<tb> Chaleur <SEP> de <SEP> surchauffe <SEP> supposée <SEP> ...40,0 <SEP> "
<tb>
EMI17.5
z¯¯ ¯ Total: 21142,4 calories
La quantité maximum admissible de métal alimenté calculée comme ci-dessus est : 146,200 divisé par 2.142,4 soit : 68,2 kg. par heure.
5. OXYDE DE ZINC
EMI17.6
<tb> 0-1850 <SEP> .............. <SEP> 196 <SEP> calories
<tb> Chaleur <SEP> latente <SEP> de <SEP> fusion <SEP> ( <SEP> ne <SEP> fond <SEP>
<tb> pas <SEP> mais <SEP> se <SEP> sublime)
<tb> Chaleur <SEP> de <SEP> vaporisation <SEP> ( <SEP> chaleur
<tb> de <SEP> sublimation) <SEP> .......... <SEP> 959 <SEP> "
<tb> Chaleur <SEP> de <SEP> surchauffe <SEP> supposée <SEP> 100 <SEP> "
<tb>
Total: 1. 255 calories
La quantité maximum admissible de métal alimenté calculée comme ci-dessus est : 146,200 'divisé par 1.255 soit: 116 kg.par heure.
6. BIOXYDE D'ETAIN,CASSITERITE
EMI17.7
<tb> 0-2000 <SEP> 234 <SEP> calories
<tb>
<tb>
<tb> Chaleur <SEP> latente <SEP> de <SEP> fusion <SEP> ( <SEP> ne <SEP> fond
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> pas <SEP> mais <SEP> se <SEP> sublime)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Chaleur <SEP> de <SEP> vaporisation <SEP> (chaleur <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> sublimation) <SEP> ............ <SEP> 590 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Chaleur <SEP> de <SEP> surchauffe <SEP> supposée <SEP> 70 <SEP> "
<tb>
Total: 894 calories.
1
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La quantité maximum admissible de métal alimenté
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calculée cofime ci-dessus est: 146, 200 divisé par 894, soit : 169,5 kg par heure.
7. SULFURE DE ZINC
EMI18.2
.3..,D; D ZIMC
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0.- 1550 ...............................216 calories
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<tb> Chaleur <SEP> supposée <SEP> de <SEP> sublimation <SEP> .... <SEP> 950 <SEP> "
<tb>
<tb> Chaleur <SEP> de <SEP> surchauffe <SEP> supposée <SEP> .... <SEP> 90 <SEP> "
<tb>
Total 1.256 calories
La quantité maximum admissible de métal alimenté calculée comme ci-dessus est: 146,200 divisé par 1.256 soit :116 kg par heure
En praique, la quantité de métal alimenté doit naturellement être maintenue un peu au dessous de la quantité calculée théoriquement.
- REVENDICATIONS -
1.- Un procédé de vaporisation de métaux, allia- ges métalliques, composés métalliques ou substances similai- res difficiles à vaporiser, caractérisé en ce qu'il consiste à n'introduire, à chaque unité de temps, à l'intérieur d'une enceinte chauffée à haute température et consistant en un four, une portion de four, un creuset ou autre capacité, qu'une quantité de substance à vaporiser qui n'est pas su- périeure à la quantité qui est vaporisée dans la dite en- ceinte et à maintenir la température intérieure de cette en- ceinte au-dessus du point d'ébullition de la substance à va- poriser ou de la température à laquelle apparait le phéno- mène de Leidenfrost.
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"Method and apparatus for the vaporization of metals or similar difficult to vaporize substances and resulting products"
The present invention relates to a method and apparatus for converting metals, metal alloys, metal compounds, such as ores or similar difficult to vaporize substances into steam, so as to render them either chemically unchanged, either after dissociation or reactions with other substances - suitable for being subjected to certain other operations, for example precipitation in the form of a
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very fine powder, decomposition into their elements, separation of certain mixtures etc.
It has further been found that the above operations can be carried out much better and more economically by using superheated vapors. The new process is therefore suitable for a wide variety of uses.
The invention consists in the first place of a method according to which small quantities of substances to be treated are introduced at a time through an orifice inside a furnace or crucible having a substantially planar surface subjected to the inaction of heat, in such a way that these small quantities of substances introduced at a time cannot form large coherent complexes.
Preferably, the surface receiving the substances to be treated is subjected directly to the heat of the furnace or crucible, that is to say does not have any installation or arrangement affecting the operation. or crucible The invention also relates to a furnace / having a practically flat surface and arranged substantially horizontally and which in no circumstances does not have a depression or protrusion allowing the formation of solid or liquid accumulations or clusters of particles. treat.
According to one characteristic of the invention, the substance to be treated is dropped drop by drop or it is brought into contact in a different way with the surface of the crucible or furnace so that in practice each individual grain or drop remains separate on the surface. and is subjected separately to the inaction of heat.
According to another characteristic of the invention, a heat is caused to act on the individual particles of substances or on small accumulations thereof.
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high enough so that due to the spontaneous vaporization these individual particles or small accumulations are completely enveloped by the vapor formed by their substances themselves. The well-known phenomenon of Leidenfrost (calefaction) thus appears.
According to the present invention, this phenomenon occurs both when treating solid grains as well as liquid drops. With solid grains this phenomenon is reflected in that, after an extremely short time interval, these grains are, due to vaporization, invisible to the eye observing the interior of the furnace or crucible. When treating liquid drops, the Leidenfrost phenomenon produces, in addition to vivid vaporization, extremely rapid back-and-forth powers of the drops on the vapor layer formed on the upper surface of the. substantially flat surface described above which is located inside the furnace or crucible.
It has also been found that by implementing the new process, rectifying effects can be produced.
With the aid of a direct current indicator connected to the circuit supplying current to the furnace or crucible, these effects can be observed and used to control the operation.
In the accompanying drawing, various constructions of furnaces or crucibles for carrying out the method according to the invention have been shown by way of example.
In these drawings: Fig. 1 is a schematic sectional view of a crucible shown to show the principle of the invention.
Fig. 2 is a vertical longitudinal section of a furnace or crucible for carrying out the process of the invention.
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1a is a variant of an oven according to the invention.
FIG. 4 is a section through another variant of an oven according to the invention.
Fig.5 is a sectional view of a last variant of an oven according to the invention and Fig.6 is a horizontal section of the oven shown in Fig.5.
As shown diagrammatically in FIG. 1, the furnace or crucible 1 made of sheet metal, has a bottom 2 and has at its upper end an outlet duct 3 in communication with a space 4 for collecting the gases or vapor developed. The bottom 2 of the furnace 1 is covered with a plate 5 made of graphite 2 or the like, the upper surface of which is substantially flat or at least so constructed as to prevent any accumulation or significant gathering of particles or drops of the material or substance to be treated.
A tube 6 passes through the walls of the crucible or furnace 1 and this tube is connected to a storage capacity, or reservoir 7 for the material or substances to be treated. The tube 6 carries a shutter 8. In addition two electrodes 9 pass through the walls of the furnace 1 and an electric arc 10 is formed between them inside the furnace or crucible.
A suitable current source 11 is connected to the electrodes 9 by means of a circuit 12 comprising an ammeter 13.
The capacity or reservoir 7 is filled either with granular material, if it is desired to treat such a material, or with liquid metal. By opening the shutter 8, the material is introduced into the oven 1 in very small quantities at a time, preferably in the form of grains, individual or drops 14. At the time when the drop 14 or
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the grain, introduced by means of the tube 6, reaches the plate 5 of the oven 1 heated to high temperature, this grain or this drop is completely enveloped by the steam 15 formed in the oven so that in practice, this grain or this drop , are slightly raised above the upper surface of the plate 5. Because the drop 14 is surrounded by vapor 15, the well known Leidenfrost phenomenon occurs.
The drop 14 then moves rapidly with a back and forth movement inside the furnace or crucible 1. The vapors developed finally pass a. through the outlet duct 3 of the oven 1 inside the chamber 4 from where they are brought to any desired point of use.
The same effect is obtained by processing granulated materials. leuses provided that the material is introduced into the oven, so as to reach the surface of the plate 5 in the form of individual grains.
Fig. 2 shows a method of construction of furnace or crucible for the practical implementation of the new process. According to this embodiment, the liner 16, preferably made of sheet metal, is lined with a coating of refraotaire material 17 within which the crucible 18 is inserted.
The furnace or oreuset 18 ends at its upper part with a conical portion 19. Three tubes 20 enter the crucible 18 and only one of these has been shown in the drawing to make the representation clearer. Each of these tubes 20 is secured by a support 21 and serves to hold in position an electrode 22 which penetrates inside the furnace or crucible 18 through the conical portion 19. The drawing shows one of the electrodes 22 in solid lines. , the second being represented in dotted lines while the third
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is not shown at all. Each of these electrodes
22 is electrically insulated from the tubes 20 au. support 21 and the jacket 16 by means of insulation 23.
A tube 24 connects the conical portion 19 to a tube 25 which may be in communication with a point of use of the gases or vapors developed inside the crucible 18.
A tube 26 passes through the wall of the sleeve 16, the refractory lining 17 and the conical portion 19 of the crucible.
18. The upper end of this tube 26 carries a transparent plate 27 making it possible to observe the interior of the crucible or furnace during the operation. A tube 28 disposed on the outside of the jacket 16 is in communication with the tube 26 and is connected to the storage capacity or to the reservoir 29 of materials to be treated. This tube 28 is provided with a control shutter 30. A tube 31 is inserted into the lower part of the crucible 18 and it bends slightly above the upper surface of a plate 32 of graphite or the like.
The tube 31 is open at its upper end and its lower end terminates in a mouth 33, in the form of a funnel, of a tube 34 passing through a retaining piece 35 and the bottom 36 of the jacket 16 to open into a receptacle. - tackle 37 fixed to a frame 38 fixed to the bottom 36. An evacuation pipe 39 leaves from the receptacle 37. Wheels
41 are mounted in supports 40 fixed to the bottom 36 of the jacket 16, and they make it possible to move the whole of the furnace or crucible with a view to sharing it! - cation, as desired, with one or other device in which the vapors of metals or metal alloys, etc. which it produces can be subjected to the desired operations.
The operation of this furnace or crucible is
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mentally the same as that which has been described with reference to fig.l. If for some reason too much of the material to be treated is introduced into the furnace or crucible 18 at one time, the excess material flows through the tube 31 and falls into the receptacle 37 through the tube 34.
This material can be removed from receptacle 37 by means of tube 39 and be used again in any way desired. Transparent plate 27 and tube 26 allow the interior of oven 18 to be observed and hence the operation of this. last, so that one can control in any desired way the introduction into the furnace of materials to be treated from the tank or storage capacity 29.
If it is desired to vaporize, instead of granular material, a metal or liquid metal alloys, for example iron, the latter is introduced into the furnace 18 preferably in the form of a wire. The storage tank 29 and the shutter 30 controlling the supply of the material or granular or liquid substance to be treated are then replaced by other devices which it is not necessary to represent or describe since they are well. known to those skilled in the art.
In certain cases, the devices controlling the supply of the material to be vaporized to the furnace may be constructed so as to be adjusted automatically according to the pace of the vaporization operation. This adjustment can be effected, for example, by means of relays actuated in dependence on the temperature prevailing in the furnace, the intensity of the electric current, the level of the materials or other factors which may be indicated by measuring instruments.
Tube 34 may be of graphite and is preferably
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renae is heated to a suitable temperature by an electric current. The receptacle 37 is also preferably heated. The devices necessary for this purpose are not shown in the drawing and do not form part of the present invention.
As already mentioned above, the upper surface of the plate 32 is preferably planar. This plate, preferably graphite, is arranged in a horizontal plane and its upper surface may have small depressions which make it possible to limit the individual groups of the liquid but which are however such that they make it impossible to accumulate or accumulate in the same depression. of a great number of jokes in the form of heaps or lakes.
The electrodes 22 are star connected with windings of a three-phase transformer 42. The neutral point is connected to the jacket 16 of the furnace or crucible 18 and grounded. The primary current is supplied by a three-phase line and its voltage is under the control of control members well known in the art.
The electrodes can also be connected in different ways or be supplied by two-phase current or direct current. If desired, only one electrode can be used in which case crucible 18 or plate 32 acts as the second electrode.
With some of these connections, rectifying effects may occur and it may therefore be preferable to use an instrument indicating and measuring the direct current in the circuit leading to the furnace or crucible 18.
If it is desired to vaporize copper according to the new process, the procedure is as follows, assuming that the
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transformer is 200 kilowatts.
When, after closing the circuit, and forming the electric arc, the furnace or crucible 18 is brought to a sufficient temperature, liquid copper is introduced into the furnace from the capacity or storage tank 29 in sufficient quantity to cover the bottom of the crucible or the upper surface of the graphite plate 32, if such a plate is used, a very thin layer of liquid drunk. The electrical intensity is then increased enough for the copper to vaporize which as experience shows only occurs slowly as long as a consistent amount of the liquid is inside the crucible.
As soon as the liquid copper which has been introduced into the furnace is almost exhausted and as a result the bottom of the furnace or the upper surface of the plate 32 begins to be stripped of the layer of copper to be treated, there is an increase sudden increase in the vaporization speed, At the same time appears the well-known phenomenon
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of Zeiâenfrost, that is to say that the large and small drops still present so. nt so quickly vaporized on the plate 32, that they are raised a little by the steam above this plate. The various drops are completely enveloped by the steam, make rapid movements back and forth in the oven and finally appear.
As a result of the very large amount of radiant heat inside the furnace, the drops are vaporized very quickly, and the vapor is heated to a temperature much above the boiling point. This result is further favored by the fact that the vapors developed are forced to cross the electric arc. We can leave in the om-
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bre to what extent, during vaporization, either the electrical phenomena come into action / directly or with the aid of the heat released by the electric arc formed.
As soon as the Leidenfrost phenomenon occurs and vaporization begins, care must be taken that the fresh liquid copper is introduced into the crucible or furnace in an amount equal to that which is vaporized at the same time in the furnace. If these conditions are maintained, the vaporization takes place to the most favorable extent. The shutter 30 controlling the way feed is naturally open sufficiently wide for this purpose.
The amount of material needed to achieve correct operating conditions can be calculated from thermal constants and transformer load. If as assumed the transforma- tower is 250 kilowatts, about 85% of this power is released into the vaporization space, and produces 144,200 calories per hour, to heat the copper to its point of fusion 108 calories per kilogram are needed, and on the other hand it is necessary
135 calories for heating copper to 2,100 degrees centigrade, 42 calories for melting, 1,100 calories for vaporizing, and about 150 calories for superheating 500 degrees centigrade.
Theoretically, the vaporization space remains in calorific equilibrium if 146.200 / 1.536 or 93.5 kilograms of copper are uniformly supplied per hour. In practice, the quantity of copper supplied is a little below the mass indicated above.
Control of the quantity of material introduced
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in the furnace does not present difficulties because the operation is automatically stabilized to a certain degree, if the transformer operates with a certain elasticity. If too much copper is introduced the electric arc consumes more energy and therefore more copper is vaporized.
.Dex porosities and holes in the plate 32 or more generally the use of a spongy structural plate promote stability and ease of control of the operation.
The fact that the Leidenfrost phenomenon occurs at the same time as a strong increase in the vaporization rate may be the consequence of the remnants of molten metal being thermally insulated from the bottom of the furnace or crucible by the metallic vapor surrounding or coating these remains. Therefore the heat input transmitted from the bottom by convection decreases, and at the same time also the amount of heat withdrawn from the bottom since the vapors do not conduct heat as well as the liquid.
The isolated drops have, in relation to their mass, a large surface area and absorb a large quantity of radiant heat, the intensity of which inside the crucible increases with the fourth power of the absolute temperature while the subtraction convection heat increases more slowly with temperature.
It is irrelevant whether the sudden increase in vaporization rate is caused by the Leidenfrost phenomenon or is due to some other simultaneous phenomenon. In all cases, the appearance of the Leidenfrost phenomenon is a criterion for the fact that the crucible or furnace is operating under the correct conditions to obtain intensive vaporization of the metal.
Other metals or metal alloys may
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also be valued by means of the device described and according to the same process, provided. that, during the unit of time, no greater quantity of substance to be vaporized than that which is vaporized in this chamber alone is introduced into the vaporization chamber, and that the temperature of this chamber be maintained above that at which the Leidenfrost phenomenon designed to become effective.
The quantities or traps of substances to be treated and to be introduced into the furnace can be calculated from the calorific constants of these substances and from the power of the arc. If the figures necessary for this calculation are only known approximately, these quantities can be estimated and corrected during the operation.
The process according to the invention can also be used for the treatment of other substances, for example metal compounds such as oxides, sulphides, etc., even if these substances pass directly from the solid state to the gaseous state. . For example, ores of nickel, copper, zinc and other metals have been frequently decomposed into their constituents, according to the new process, by transforming the ores as mined from the pit and by known means into a fine powder. which is diffused through the inlet duct so as to be introduced slowly and preferably evenly inside the oven.
Each individual ore particle then vaporizes substantially independently and a superheated gas mixture of the constituents of the ore is obtained. This gaseous mixture is then decomposed or separated from its constituents, preferably outside the tube, then cooled, the
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separate constituents being obtained in (The separate receptacles or reservoirs in the form of fine powder.
As is known, many of these powders have the property, under the conditions coming into consideration, of not melting but of sublimating. In dealing with such substances, a solid particle variant of the Leidenfrost phenomenon occurs. These substances behave similarly to drops and vaporize so quickly that they are lifted above their support by the surrounding vapor layer. However, these particles do not move irregularly back and forth on their support as in the case of liquids.
However, a temperature can be found above which the rate of vaporization of these substances increases rapidly by taking care, by a correct adjustment of the rate of supply of the vaporization space with the material to be vaporized, that large quantities or piles of material cannot accumulate at points on the surface of the pit and reduce the temperature at those points.
It may be advantageous to superheat the metallic vapors leaving the vaporization space by means of additional heating surfaces, for example by electrically heated tubes, graphite plates or the like.
If necessary, all parts of the installation for carrying out the new process and which must be brought to high temperature are protected against oxidation by introducing neutral gas, for example nitrogen, as long as the gas produced in the oven is not able to provide this protection.
The vaporization process is carried out in
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the device described at approximately atmospheric pressure.
However, it may be advantageous to carry out the operation under overpressure or in some cases also under pressure. For this purpose, the furnace or crucible and the capacitors which are connected to it are sufficiently sealed off from the atmosphere and the vacuum or the pressure are obtained using suction pumps or compression heads respectively. The various devices and operations necessary to obtain the desired result are sufficiently known to those skilled in the art for it to appear unnecessary here (make a more detailed description thereof.
The device for implementing the new process shown schematically in FIG. 3 consists of a crucible 43 made of graphite or the like heated by the Joule effect. For this purpose, the lower part of the crucible 43 is arranged in a trough 44 made of conductive material and which is filled with fine carbon 45. A tube 47 e- ,. Upwardly directed conductive material starts from the conical upper part 46 of the crucible and is connected to another tube 48. The upper end of the tube 47 is surrounded (.'t'a tabular clamp 49 by means of which the current of the transformer 50 is led to the tube 47 forming the upper part of the crucible 43, so that the latter is heated intensively.
The tube 51 connected to a storage receptacle or reservoir 52 and carrying a control shutter 53 opens out to the upper part 46 of the crucible 43.
The operation of this device is similar to that which has been described with regard to the construction shown in fig.2.
The crucible shown in fig. 4 consists of a
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tube 54 of graphite or the like placed in an inclined position and also heated by the Joule effect by the current of the transformer 55. A tube 56 provided with a control shutter 57 is connected to the closed end of the tube 54 and to a storage tank or receptacle 58 filled with material to be treated. In this construction, too, the temperature is raised to such a degree that the material introduced into the device and spread over the hot wall of the tube 54 is transformed into steam and further superheated on its way to the discharge end of the tube. 54 which can be connected to a point of use of the vapors.
Due to the inclined arrangement of the tube 54, all the drops which are not immediately vaporized roll back to the quarry until the vaporization is completely obtained.
According to Figs. 5 and 6, the crucible or furnace consists of a hollow ring 59 of graphite or the like which surrounds an arm 60 of the core of a transformer 61 carrying the windings 62. The ring 59 forms a secondary winding and is, during operation of the transformer, crossed by high currents. As a result, the ring 59 is brought to a very high temperature.
A tube 63 having a control shutter 64 is connected to the ring 59 and to a storage tank or receptacle 65 for the material to be treated. The vapor produced in the ring 59 passes through the tube 66 and is conducted to a suitable point of use.
The metal powder obtained by the new process is characterized in that all the primary particles of powder are of a dimension close to the li-
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mi, te of microscopic visibility and in that the secondary particles are extremely loose aggregates also of microscopic dimensions.
This powder is also part of the invention as a new industrial product.
Examples.
----------------- The oven being supposed to have a power: 200 kw. at 860 calories
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<tb> or <SEP>: <SEP> 172,000 <SEP> calories
<tb>
<tb> 15 <SEP> of <SEP> loss <SEP> due to <SEP> at <SEP> the <SEP> heat
<tb> communicated <SEP> to <SEP> the atmosphere
<tb> ambient: <SEP> ........... <SEP> 25.800 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> the <SEP> quantity <SEP> of <SEP> heat <SEP> useful <SEP> in
<tb> the <SEP> oven <SEP> is <SEP> by <SEP> continued <SEP> 146.200 <SEP> calories
<tb>
To maintain thermal equilibrium the operation
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.: ï8U- ;;
be carried out cornsie ltin i <; L \ 1.ent the examples sukvan% 1.) COPPER.
EMI16.3
<tb> Heating <SEP> up to <SEP> 1080 <SEP> <SEP> ...... <SEP> 108 <SEP> calories
<tb>
<tb> 1080 <SEP> to <SEP> 21000 <SEP> ....... <SEP> 153 <SEP> "
<tb> Latent <SEP> heat <SEP> of <SEP> fusion <SEP> ..... <SEP> 142 <SEP> "
<tb>
<tb> Heat <SEP> of <SEP> vaporization <SEP> ....... <SEP> 1.100 <SEP> "
<tb>
<tb> Heat <SEP> assumed <SEP> for <SEP> overheating
<tb>
<tb> iron <SEP> the <SEP> steam <SEP> of <SEP> 500 <SEP> approximately <SEP> .... <SEP> 150 <SEP> "
<tb>
Total: 1,563 calories
The heat available 146,200 calories divided by the amount of heat per kilogram of copper 1,363 calories provides 93.5 kg. per hour as the maximum allowable quantity of metal supplied.
2.) ZINC.
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<tb>
0-420 <SEP> 42 <SEP> calories
<tb>
<tb> 420 -918 <SEP> 60 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> Latent <SEP> heat <SEP> of <SEP> fusion <SEP> 20 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> Heat <SEP> of <SEP> vaporization <SEP> 436 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> Heat <SEP> of <SEP> superheat <SEP> supposed <SEP> ... <SEP> 100 <SEP> "
<tb>
Total 666 calories
<Desc / Clms Page number 17>
The maximum quantity. allowable amount of metal fed, calculated as above is: 146,200 divided by 666 or 219.5 kilograms per hour.
3. TIN
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<tb> 0- <SEP> 239 <SEP> 13.5 <SEP> calories
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 232 <SEP> -.2270 <SEP> 15.5 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Latent <SEP> heat <SEP> of <SEP> fusion <SEP> 13.8 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Heat <SEP> of <SEP> vaporization ..... '. <SEP> 621.0 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Heat <SEP> of <SEP> superheat <SEP> assumed <SEP> .... <SEP> 38.0 <SEP> "
<tb>
Total 701.8 calories
The maximum allowable quantity of metal fed calculated as above is: 146,200 divided by 701.8 or 208.5 kg per hour.
4. NICKEL
EMI17.2
<tb> 0 <SEP> -1452 <SEP> .............. <SEP> 218 <SEP> calories
<tb> 1452 -3075 <SEP> 324 <SEP> "
<tb>
EMI17.3
Cè.5, fiehte.dé '' üs ion ........ 70, 4 "
EMI17.4
<tb> Heat <SEP> of <SEP> vaporization <SEP> 1. <SEP> 490.0 <SEP> "
<tb>
<tb> Heat <SEP> of <SEP> superheat <SEP> assumed <SEP> ... 40.0 <SEP> "
<tb>
EMI17.5
z¯¯ ¯ Total: 21,142.4 calories
The maximum admissible quantity of metal supplied calculated as above is: 146,200 divided by 2,142.4, ie: 68.2 kg. per hour.
5. ZINC OXIDE
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<tb> 0-1850 <SEP> .............. <SEP> 196 <SEP> calories
<tb> Latent heat <SEP> <SEP> of <SEP> fusion <SEP> (<SEP> not <SEP> background <SEP>
<tb> not <SEP> but <SEP> is <SEP> sublime)
<tb> Heat <SEP> of <SEP> vaporization <SEP> (<SEP> heat
<tb> of <SEP> sublimation) <SEP> .......... <SEP> 959 <SEP> "
<tb> Heat <SEP> of <SEP> superheat <SEP> assumed <SEP> 100 <SEP> "
<tb>
Total: 1,255 calories
The maximum admissible quantity of metal supplied calculated as above is: 146,200 'divided by 1,255 that is: 116 kg. Per hour.
6. TIN BIOXIDE, CASSITERITE
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<tb> 0-2000 <SEP> 234 <SEP> calories
<tb>
<tb>
<tb> Latent heat <SEP> <SEP> of <SEP> fusion <SEP> (<SEP> not <SEP> background
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> not <SEP> but <SEP> is <SEP> sublime)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Heat <SEP> of <SEP> vaporization <SEP> (heat <SEP> of
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> sublimation) <SEP> ............ <SEP> 590 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Heat <SEP> of <SEP> superheat <SEP> assumed <SEP> 70 <SEP> "
<tb>
Total: 894 calories.
1
<Desc / Clms Page number 18>
The maximum allowable quantity of metal fed
EMI18.1
calculated cofime above is: 146, 200 divided by 894, that is: 169.5 kg per hour.
7. ZINC SULPHIDE
EMI18.2
.3 .., D; D ZIMC
EMI18.3
0.- 1550 ............................... 216 calories
EMI18.4
<tb> Heat <SEP> assumed <SEP> of <SEP> sublimation <SEP> .... <SEP> 950 <SEP> "
<tb>
<tb> Heat <SEP> of <SEP> superheat <SEP> supposed <SEP> .... <SEP> 90 <SEP> "
<tb>
Total 1,256 calories
The maximum admissible quantity of metal supplied calculated as above is: 146,200 divided by 1,256, i.e. 116 kg per hour
In practice, the quantity of metal supplied must naturally be kept a little below the theoretically calculated quantity.
- CLAIMS -
1.- A process for the vaporization of metals, metal alloys, metal compounds or similar substances difficult to vaporize, characterized in that it consists in not introducing, at each unit of time, into the interior of an enclosure heated to high temperature and consisting of an oven, a portion of an oven, a crucible or other capacity, that a quantity of substance to be vaporized which is not greater than the quantity which is vaporized in the said en- enclosure and to maintain the internal temperature of this enclosure above the boiling point of the substance to be vaporized or the temperature at which the Leidenfrost phenomenon occurs.