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Procédé de production de fer par voie chimique.
A côté de la production métallurgique du fer par réduction des mineraisau haut-fourneau, les procédés chimiques de production de fer ont, ces dernières années, gagné de plus en plus
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dyintprt, parce qu'il permettent de traiter également des minerais pauvres en fer. De plus, ils offrent la possibilité d'obtenir un fier particulièr -ent pur comme l'exigent la métallurgie utilisant des poudres ou la fabrication d'alliages magnétiques ou d'autres alliages à propriétés spéciales. Ainsi a-t-on déjà proposé de griller des minerais de fer avec du chlore ou de l'acide chlorhydrique gazeux pour les transformer en Fecl3 et de réduire ce chlorure.. au moyen d'hydrogène jusqu'à l'état de fer métallique.
Ce mode opératoire a l'inconvénient qu'aux températures utilisées en pratique.,
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l'équilibre de la réaction s'établit très près du côté du FeClZ, ce qui conduit à une très mauvaise utilisation de l'hydrogène; d'autre part, le gaz résultant de la réaction contient une si faible proportion d'acide chlorhydrique gazeux que celui-ci ne se laisse pas réutiliser directenent pour la chloration du minerai, maisdoit d'abord être régénéré.
Suivant l'invention, on évite les inconvénients du procédé antérieur en faisant précéder la formation de Fe d'une réaction
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au cours de laquelle le Fecl z est transformée avec de l'eau, en oxychlorure de fer, ce dernier étant ensuite réduit au moyen d'hydrogène. L"hydrolyse s'opère par exemple selon l'équation suivante: 2 FeCl3 + H2> = 2 Fe6C1 + 4 HCl.
Les quantités utili sées de chlorure ferrique et d'eau peuvent donc être réglées de façon que l'acide chlorhydrique se dégage à l'état pratiquement sec, directement réutilisable pour la chloration de nouvelles quantités de minerai de fer.
En pratique, on réalise le procédé en opérant la chloration du minerai de fer au moyen d'acide chlorhydrique ou de chlore
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gazeux, jusqu'àl'.état de .F1:!Cl;5.Ce1ui-ci est ensuite transformé, avec de l'eau, en FeDC1 et HCl; tandis que le HC1 gazeux est réutilisé pour la chloration., le FeOC1 est réduit,, par de l'hydrogène à l'état de Fe. De cette façon, le degré d'utilisation de l'hydrogène est sensiblement meilleur que dans la réduction directe du F3Cl3 au moyen d'hydrogène.
De plus, on peut combiner le procédé de façon
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que l'hydrolyse du chlorure ferrique à l'état d'oJWchlorure de fer,
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et la réduction de l'oy:h7.orure de fer à l'état de fer métallique aient lieu facilement en une opération. on introduit dans le four de réduction, en une foi s, une certaine quantité d'eau, par exenple sous forme de vapeur, calculée de façon qu'elle transforme le
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chlorure ferrique, ent1èren-ent ou en partie, en c,yclilcrurp- de fer. Aux endroits plus froids, cette eau réagit avec le chlorure ferrique qui s'y est déposé, avec formation de l'hydrate.
L'hydrate du chlorure ferrique ainsi forme est ensuite amené dans la zone de
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réduction et y parcourt une région où la décomposition en o.Veh3.orure de fer et en acide chlorhydrique s'effectue selon l'équation: FeCl3. 2Fi0 + FeCl3 = 2 FEOC1 + 4HCl.
Ensuite se produit la réduction de l'oxychlorure formé par de l'hy- drogène; il se forme de l'eau que l'on réutilise pour l'hydrolyse du chlorure ferrique. Naturellenent, on peut aussi procéder de la manière consistant à additionner le chlorure ferrique, avant l'intro- duction dans le four de réduction, d'une certaine quantité d'eau
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qui, à la tenp érature appropriée, provoque la formation d'oxy chlo- rure de fer avant la réduction à l'état de f er métallique.
Dans ce cas, il convient de régler le traj et des gaz dans la chambre de réaction de telle façon que les gaz partans, qui contiennent de l'eau, ne viennent pas en contact avec le chlorure ferrique qui. se trouve en réserve aux endroits moins chauds de l'appareil et qui contient égal anent de l'eau, afin que sa teneur en eau ne devienne pas trop forte. On peut aussi réaliser le procédé en partant non pas de minerai s de fer, maide FeCl3 industriel obtenu- comme sousproduit au cours d'autres réactions.
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Chemical iron production process.
Besides the metallurgical production of iron by reduction of ores in the blast furnace, the chemical processes of iron production have, in recent years, gained more and more
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dyintprt, because they can also treat ores low in iron. In addition, they offer the possibility of obtaining a particularly pure pride as required by metallurgy using powders or the manufacture of magnetic alloys or other alloys with special properties. Thus, it has already been proposed to roast iron ores with chlorine or gaseous hydrochloric acid to transform them into Fecl3 and to reduce this chloride .. by means of hydrogen to the state of metallic iron .
This procedure has the drawback that at the temperatures used in practice.
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the equilibrium of the reaction is established very close to the FeClZ side, which leads to a very poor use of hydrogen; on the other hand, the gas resulting from the reaction contains such a small proportion of gaseous hydrochloric acid that it cannot be reused directly for the chlorination of the ore, but must first be regenerated.
According to the invention, the drawbacks of the prior process are avoided by preceding the formation of Fe by a reaction
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during which the Fecl z is converted with water to iron oxychloride, the latter then being reduced by means of hydrogen. The hydrolysis takes place for example according to the following equation: 2 FeCl3 + H2> = 2 Fe6C1 + 4 HCl.
The quantities of ferric chloride and water used can therefore be adjusted so that hydrochloric acid is released in a practically dry state, which can be directly reused for the chlorination of new quantities of iron ore.
In practice, the process is carried out by chlorinating the iron ore using hydrochloric acid or chlorine.
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gaseous, to the state of .F1:! Cl; 5.This is then transformed, with water, into FeDC1 and HCl; while the gaseous HCl is reused for the chlorination., the FeOC1 is reduced ,, by hydrogen to the state of Fe. In this way, the degree of use of hydrogen is significantly better than in reduction. direct F3Cl3 using hydrogen.
In addition, the process can be combined in a way
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than the hydrolysis of ferric chloride to the state of iron chloride,
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and the reduction of the iron oxide to the metallic iron state easily takes place in one operation. a certain quantity of water is introduced into the reduction furnace, for example in the form of steam, calculated in such a way that it transforms the
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Ferric chloride, wholly or in part, of ferric chloride. In colder places, this water reacts with the ferric chloride which is deposited there, with formation of the hydrate.
The ferric chloride hydrate thus formed is then brought into the zone of
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reduction and runs through a region where the decomposition into o.Veh3 iron chloride and hydrochloric acid takes place according to the equation: FeCl3. 2Fi0 + FeCl3 = 2 FEOC1 + 4HCl.
Then occurs the reduction of the oxychloride formed by hydrogen; water is formed which is reused for the hydrolysis of ferric chloride. Of course, it is also possible to proceed in the manner consisting in adding the ferric chloride, before the introduction into the reduction furnace, of a certain quantity of water.
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which, at the appropriate temperature, causes the formation of iron oxychloride prior to reduction to metallic iron.
In this case, the traj and gases in the reaction chamber should be adjusted in such a way that the partants, which contain water, do not come into contact with the ferric chloride which. is in reserve in cooler places of the appliance and which contains equal amounts of water, so that its water content does not become too high. The process can also be carried out not starting with iron ore, but industrial FeCl3 obtained as a by-product during other reactions.