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Procédé de fabrication de métaux neufs à partir de mitrailles.
La présente invention est relative à un procédé de fabrication de métaux neufs à partir d'une charge de mitrail- les légères dans lequel on utilise la chaleur dégagée par une réaction exothermique entre une partie de ces mitrailles et certains gaz pour faire fondre la charge.
Dans la présent brevet, par "métaux", il faut comprendre non seulement les métaux purs mais également les alliages.
Pour fabriquer des métaux ou alliages neufs à partir de vieux métaux, de mitrailles ou de déchets de composition appropriée, on fond généralement la charge de mitrailles et on la soumet ensuite à certains traitements métallurgiques ayant pour but d'épurer le métal ou l'alliage fondu et de lui donner la composition chimique désirée. La fusion et les traitements métallurgiques ultérieurs nécessi- tent une grande quantité de chaleur, qui est fournie de différentes façons suivant les procédés employés.
Certains procédés utilisent le chauffage électri-
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que, d'autres utilisent la chaleur dégagée par la combustion de charbon, de coke, de charbon de bois, d'hydrocarbures liquides ou gazeux, de gaz combustibles divers.
La chaleur fournie doit être peu coûteuse car le rendement de sa transmission du milieu chauffant au métal à fondre est généralement faible, et d'autre part, les fours métallurgiques, travaillant à haute température, perdent de la chaleur en quantité d'autant plus importante que la durée de la fusion est plus longue.
La présente invention consiste à utiliser dans des conditions particulières, comme source de chaleur pour la fusion et les opérations métallurgiques ultérieures, la réaction exothermique d'un gaz approprié avec une fraction de la charge.
On connaît de nombreuses réactions exothermiques entre gaz et métaux, notamment les réactions d'oxydation, mais ces réactions n'ont jamais été utilisées comme sources principales de chaleur pour la fusion complète et pour les traitements métallurgiques ultérieurs, dans la fabrication des métaux. Tout au plus, a-t-on proposé d'utiliser la chaleur d'oxydation du fer pour griller et fondre partiel- lement des copeaux d'acier dans un four de grillage, le produit obtenu étant un agglomérat de copeaux non fondus, de fer fondu et d'oxydes de fer. Cet agglomérat, refroidi à l'eau, était destiné à être chargé au haut fourneau dans des conditions plus faciles que les copeatix très encom- brants, qui peuvent difficilement être chargés tels quels dans ce fourneau.
On peut expliquer qu'on n'a pas utilisé la chaleur provenant de réactions exothermiques entre les métaux et des gaz pour fabriquer ces métaux par le fait que le char- bon et le coke sont moins coûteux que les métaux et que la quantité de chaleur dégagée par les réactions d'oxydation
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des métaux est généralement moindre que celle dégagée par- la combustion d'un même poids de charbon ou de coke.
Pour que l'utilisation de la chaleur dégagée au cours de réactions exothermiques entre gaz et métaux puisse être envisagée en pratique, il faudrait que la vitesse réac- tionnelle soit très grande, que le rendement de la transmis- sion de la chaleur aux métaux soit très grand et que la totalité de la chaleur nécessaire à la fusion et aux trai- tements ultérieurs soit fournie en un temps très court.
Le faible pouvoir calorifique des métaux serait ainsi compensé par une diminution des pertes calorifiques due à une meilleure transmission de la chaleur et à une réduction de la durée de fusion.
Pour obtenir une vitesse de réaction élevée et une transmission rapide de la chaleur, il faut que les mitrailles présentent, par unité de poids, une grande surface de contact avec les gaz. La charge doit donc être constituée essentiellement, pour un métal donné, par des mitrailles légères, c'est-à-dire par des limailles, des tournures de tours, des copeaux, des déchets de fils ou de tôles fines ou d'autres déchets de ce genre.
Suivant l'invention, on fournit tout au moins une grande partie de la chaleur nécessaire à la fusion complète de la charge de mitrailles et à son traitement métallurgi- que ultérieur en provoquant une réaction exothermique entre une partie de la charge et un gaz, telle que son produit àoit formé à l'état liquide, ce produit ayant une tempéra- ture de fusion tout au plus égale à celle du métal à fondre.
Par le fait que le produit de la réaction est formé à l'état liquide, cette réfaction se poursuit rapide- ment. En effet, contrairement à un produit de réaction solide qui ralentit la réaction en créant à la surface des mitrailles un écran peu perméable au gaze un produit de
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réaction liquide dissout facilement à la fois le gaz réac- tionnel et le métal liquide et permet à la réaction de se poursuivre rapidement.
Par le fait que la température de fusion du pro- duit de la réaction est égale ou inférieure à celle du métal à fondre, le métal fondu de chaque élément de mi- traille ne reste pas emprisonné dans une gaine solide de produits de réaction. Au contraire, il s'unit facilement au métal fondu des éléments de mitraille voisins avec le- quel il forme rapidement une masse qui ruisselle à travers toute la charge en même temps que le produit de réaction liquide, ce qui transmet rapidement la chaleur à toute la charge et y propage la réaction.
Dans le cas où le procédé suivant l'invention est employé pour la fabrication de fer, on opère avantageuse- ment comme suit : on chauffe au rouge une petite partie de la charge de mitrailles de fer située à la partie supérieu- re de cette charge et on envoie de l'oxygène sur le métal chauffé, dans des conditions telles que l'oxyde de fer et le fer liquide formés ruissellent à travers toute la charge et y propagent rapidement la réaction en présence de l'o- xygène.
Eventuellement, on peut utiliser une charge de mitrailles dont une partie est constituée par des mitrail- les plus lourdes dans une proportion telle que l'ensemble de la charge puisse être traitée sous l'effet de la chaleur dégagée par l'oxydation des mitrailles légères.
D'autres particularités et détails du procédé suivant l'invention apparaîtront ci-après en se référant au dessin annexé au présent mémoire, qui représente sohéma- tiquement, en coupe verticale, et à titre d'exemple seule- ment, un four convenant pour la réalisation du procédé suivant l'invention.
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Ce four comprend une cuve cylindrique 2 en tôle d'acier, soutenue par une armature en profilés 3. La cuve 2 est garnie intérieurement d'un épais revêtement réfractaire 4 dans lequel est .ménagé un bassin de fusion 5. Ce bassin a, par exemple, environ 1 mètre de diamètre et 20 centimètres de profondeur. Il est surmonté d'un fût légèrement tronconique sur lequel repose un couvercle amovible 6. Celui-ci est équipé de conduites d'arrivée d'oxygène dont l'une, 7, est de grande section et les deux autres, 8, de faible section. Ces conduites sont équipées de robinets désignés respectivement par 9 et par 10. Elles aboutissent à un réservoir commun, non représenté, contenant de l'oxygène industriel à une pres- sion supérieure à la pression atmosphérique.
Cet oxygène industriel doit être considéré dans le présent.brevet . comme de l'oxygène pur, par opposition à de l'oxygène, tel que l'oxygène atmosphérique, qui serait mélangé à une .quantité notable d'autres gaz.
Dans le revêtement réfractaire, est ménagée une cheminée II, normalement obturée par un léger clapet 12 pivotant en 13. Un trou de coulée 14, pouvant être obturé par un bouchon 15, est prévu à la base du bassin 5 pour l'évacuation du métal fondu. Un autre trou de coulée 16, pouvant être obturé par un bouchon 17, est prévu à la partie supérieure de ce bassin pour l'évacuation du laitier.
Un regard 18, normalement obturé par un clapet 19, pivotant en 20, est également ménagé dans le revêtement réfractaire, à la partie supérieure de celui-ci. Enfin, le four est équipé d'un manomètre 21.
Supposons que ce four soit rempli d'une charge de I.350 kilogs de mitrailles légères d'acier, telles que des tournures de tours, des copeaux d'autres machines outils, des limailles, des déchets de fils ou de tôles fines, et / ,
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que le couvercle 6 soit mis en place. pour réaliser le procédé suivant l'invention, on ouvre un instant le robinet 9 contrôlant l'arrivée princi- pale d'oxygène. Cette arrivée d'oxygène a comme effet de purger le four de l'air qu'il contient. Cet air peut s'é- chapper par la cheminée 11 en soulevant le clapet 12. On soulève ensuite le clapet 19 et on introduit par le regard 18. par exemple, un chalumeau-soudeur afin de chauffer, en 22, une petite masse de mitrailles d'environ 300 gram- mes.
Ce chauffage est effectué jusqu'au moment où cette masse est portée à la température du rouge vif.
Lorsque cette température est atteinte, on oxyde cette masse à l'aide d'oxygène fourni par le chalumeau et on étend l'oxydation ainsi amorcée, aux masses voisines de la partie supérieure de la charge en ouvrant les robi- nets 10 des conduites d'amenée d'oxygène B. En conduisant habilement cette opération, on pet oxyder tout le haut de la charge et provoquer un commencement de fusion en très peu de temps, par exemple en environ une minute.
Les conditions dans lesquelles l'oxydation des mitrailles légères est déclenchée sont telles que l'oxyde de fer soit formé à l'état liquide. Cet oxyde de fer a un point de fusion inférieur au point de fusion de l'acier.
Par conséquent, dès sa formation, il ruisselle vers le bas accompagné de fer fondu et y propage la réaction.
Pour que celle-ci continue à se produire rapide- ment et dans les mêmes conditions que celles qui viennent d'être indiquées, on referme le clapet 19 et on ouvre pro- gressivement le robinet 9 qui contrôle l'arrivée principale d'oxygène par la conduite 7.
Les robinets 9 et 10 sont maintenus ouverts dans une position pour laquelle l'intérieur du four est en légère surpression par rapport à l'extérieur. Cette surpression est
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mesurée par le manomètre 21, Un léger excès d'oxygène ainsi que des gaz provenant de la combustion d'impuretés des mi- trailles peuvent s'échapper par la cheminée 11 en soulevant le clapet 12. L'oxydation s'étend ainsi rapidement à toute la masse de mitrailles qui fond progressivement en s'écou- lant vers le bas de la cuve. Au bout de quelques minutes,la fusion de la charge complète est terminée et le bassin 5 est rempli d'environ 1.000 kgs de fer fondu, approximative- ment jusqu'au niveau 23. Ce fer fondu est surmonté d'environ 480 kgs d'oxyde de fer liquide, approximativement jusqu'au niveau 24.
A ce moment, par suite de la réduction de la sur- face de réaction, la consommation d'oxygène diminue. Une quantité plus importante d'oxygène s'échappe par la cheminée 11. On ferme alors les robinets 9 et 10. La consommation d'oxygène a été d'environ 110 mètres cubes.
Après quelques minutes de décantation, on dispose d'un bain de fer liquide, contenant en suspension de fins globules de FeO (la teneur en FeO du bain est de 0,3 à 0,5%) surmonté d'un laitier d'oxyde de fer liquide.
On peut soutirer ce laitier par le trou de coulée 16. Ce laitier constitue alors un sous-produit de la fabrica- tion.
Le fer restant dans la cuve peut être dés oxydé dans celle-ci par un procédé quelconque. Il peut aussi être déversé dans un four Martin ou dans un four électrique,ou dans une poche de coulée afin d'y être désoxydé et, éven- tuellement, allié. On peut aussi désoxyder ce fer liquide en y mélangeant une quantité appropriée de fonte brute liquide, par exemple de la fonte Bessemer ou de la fonte Thomas.
L'oxyde de fer qui se sépare du fer liquide par décantation peut aussi servir à affiner une grande quantité
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de fonte brute liquide. :L'affinage de fonte Thomas liquide par l'oxyde de fer liquide dégage une grande quantité de chaleur qui surchauffe le bain. On peut utiliser cette chaleur en même temps qu'on réduit la surchauffe par addition de mitrailles, de rib- blons, ou d'autres déchets de fer ou d'acier, ou par addition de ferro-alliages.
L'oxyde de fer liquide destiné à l'affinage de fonte Thomas liquide,ou à tout autre usage .métallurgique,peut être,pré- alablement à cet usage, mélangé d'une certaine quantité de chaux.
Au lieu de soutirer séparément l'oxyde liquide et le fer liquide,on peut verser le tout dans un mélangeur contenant de la fonte brute liquide en quantité telle qu'une partie de cette fonte serve à désoxyder le fer liquide et qu'une autre partie soit affinée par l'oxyde de fer liquide. Le laitier formé par cette opération peut être évacué et,dans le cas d'un mélange avec de la fonte Thomas,être utilisé comme engrais,souvent dénommé scorie Thomas.
Si, au lieu d'oxygène industriel,considéré comme oxy- gène pur,on emploie de l'oxygène mélangé à une quantité notable de gaz iner te, la réaction d'oxydation des mitrailles est plus len te. En augmentant la proportion de gaz inerte, il arrive un moment où l'oxyde de fer ne se forme plus à l'état liquide.
La quantité de gaz inerte admissible pour que le procé- dé suivant l'invention soit réalisable est d'autant plus grande que les mitrailles employées sont plus fines. On peut toutefois augmenter la vitesse (le réaction et, par conséquent, admettre de l'oxygène moins pur, soit en préchauffant suffisamment le mélange gazeux, soit en utilisant un mélange gazeux à une pression supé- rieure à celle dont il a été question ci-dessus, cette pression supérieure étant telle que la pression partielle de l'oxygène dans le mélange soi-t au moins égale à environ la pression atmos- phérique.
Eventuellement,on peut utiliser un mélange d'oxygène et de gaz non réactionnel préchauffé et comprimé à une pression supérieure à la pression convenant dans le cas --------------------
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d'oxygène pur.
Il est à remarquer que, puisque la réaction d'oxy- dation consomme de l'oxygène, le mélange d'oxygène et de gaz non réactionnel s'appauvrit en oxygène si on ne le chasse pas du four. Il importe donc pour que la réaction continue à se produire comme au début qu'on assure la circulation du mélange dans le four en évacuant le surplus de gaz indési- rable par une soupape ou un robinet maintenant à l'intérieur du four une pression suffisante.
On peut également fournir une partie de la chaleur nécessaire à la fusion de la charge et à son traitement métallurgique ultérieur par un autre moyen, par exemple au moyen d'un arc électrique ou par induction. La chaleur fournie par cet autre mode de chauffage peut être appliquée à la charge simultanément ou non avec la chaleur provenant de la réaction exothermique entre le métal et le gaz.
Le procédé suivant l'invention est applicable, en pratique, à la fabrication d'autres métaux que le fer, à condition de faire réagir avec les mitrailles de ces métaux un gaz approprié donnant lieu à une réaction exothermique dont la quantité de chaleur développée est suffisante pour former le produit de réaction à l'état liquide, ce produit ayant une température de fusion inférieure à la température de fusion du métal à obtenir.
Dans le cas où on veut fabriquer du cuivre, on chauffe, par exemple, au rouge, une partie de la charge de mitrailles de cuivre située à la partie supérieure de cette charge et on envoie du chlore sur le métal chauffé dans des conditions telles que le chlorure de cuivre soit formé à l'état liquide et qu'il ruisselle avec le cuivre liquide à travers toute la charge en y propageant rapidement la réac- tion en présence du chlore.
Dans le cas de traitement de mitrailles en un n..
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alliage de cuivre, il faut que les mélanges des chlorures des métaux alliés au cuivre et de chlorure de cuivre soient également formés à l'état liquide, ces mélanges ayant une température de fusion inférieure à la température de fusion de l'alliage considéré.
Si, au lieu de chlore pur, on utilise un mélange de chlore et d'un autre gaz non réactionnel, il y a lieu d'utiliser ce mélange soit à l'état préchauffé, soit à l'état comprimé, dans des conditions analogues à celles qui ont été indiquées ci-dessus à propos d'un mélange d'o- xygène et d'un gaz non réactionnel.
REVENDICATIONS
I. procédé de fabrication de métaux neufs à partir d'une charge de mitrailles légères, dans lequel on utilise la chaleur dégagée par une réaction exothermique entre une partie de ces mitrailles et certains gaz pour faire fondre la charge, caractérisé en ce qu'on fournit tout au moins une grande partie de la chaleur nécessaire à la fusion complète de la charge de mitrailles et à son traitement métallurgique ultérieur en provoquant une réaction exother- mique entre une partie de la charge et un gaz, telle que son produit soit formé à l'état liquide, ce produit ayant une température de fusion tout au plus égale à celle du métal à fondre.
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Manufacturing process of new metals from scrap metal.
The present invention relates to a process for the manufacture of new metals from a charge of light machine guns in which the heat given off by an exothermic reaction between a part of this scrap and certain gases is used to melt the charge.
In the present patent, by "metals", it is necessary to include / understand not only the pure metals but also the alloys.
To manufacture new metals or alloys from old metals, scrap metal or waste of appropriate composition, the scrap charge is generally melted and then subjected to certain metallurgical treatments intended to purify the metal or alloy. melted and give it the desired chemical composition. The smelting and subsequent metallurgical treatments require a large amount of heat, which is supplied in different ways depending on the processes employed.
Some processes use electric heating.
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that, others use the heat released by the combustion of coal, coke, charcoal, liquid or gaseous hydrocarbons, various combustible gases.
The heat supplied must be inexpensive because the efficiency of its transmission from the heating medium to the metal to be melted is generally low, and on the other hand, metallurgical furnaces, working at high temperature, lose heat in an even greater quantity. that the duration of the fusion is longer.
The present invention consists in using, under specific conditions, as a heat source for smelting and subsequent metallurgical operations, the exothermic reaction of a suitable gas with a fraction of the charge.
Numerous exothermic reactions between gases and metals are known, in particular oxidation reactions, but these reactions have never been used as the main sources of heat for complete fusion and for subsequent metallurgical treatments in the manufacture of metals. At most, it has been proposed to use the heat of oxidation of iron to roast and partially melt steel shavings in a roasting oven, the product obtained being an agglomerate of unmelted shavings of molten iron and iron oxides. This agglomerate, cooled with water, was intended to be charged to the blast furnace under easier conditions than the very bulky copeatix, which can hardly be charged as such in this furnace.
One can explain that the heat from exothermic reactions between metals and gases was not used to make these metals by the fact that coal and coke are less expensive than metals and the amount of heat released by oxidation reactions
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of metals is generally less than that given off by the combustion of the same weight of coal or coke.
In order for the use of the heat released during exothermic reactions between gases and metals to be considered in practice, it would be necessary for the reaction rate to be very high, for the efficiency of the transmission of heat to the metals to be very large and that all of the heat necessary for melting and subsequent processing is supplied in a very short time.
The low calorific value of metals would thus be compensated by a reduction in heat losses due to better heat transmission and a reduction in the melting time.
In order to obtain a high reaction rate and rapid heat transfer, the scrap metal must have, per unit weight, a large surface area of contact with the gases. The charge must therefore consist essentially, for a given metal, of light scrap, that is to say by filings, turnings, shavings, waste wire or thin sheets or other waste Of this genre.
According to the invention, at least a large part of the heat necessary for the complete melting of the scrap charge and its subsequent metallurgical treatment is supplied by causing an exothermic reaction between a part of the charge and a gas, such as that its product was formed in the liquid state, this product having a melting temperature at most equal to that of the metal to be melted.
Because the reaction product is formed in the liquid state, this reaction is rapidly continued. This is because, unlike a solid reaction product which slows down the reaction by creating a screen on the surface of the scrap metal which is not very permeable to gauze, a product of
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The liquid reaction readily dissolves both the reaction gas and the liquid metal and allows the reaction to proceed rapidly.
Because the melting temperature of the reaction product is equal to or lower than that of the metal to be melted, the molten metal of each sample member does not remain trapped in a solid sheath of reaction products. On the contrary, it readily unites with the molten metal of neighboring scrap pieces with which it rapidly forms a mass which trickles through the entire charge along with the liquid reaction product, which rapidly transmits heat to any charge and propagates the reaction there.
In the case where the process according to the invention is employed for the manufacture of iron, the following procedure is advantageously carried out: a small part of the load of iron scrap located at the upper part of this load is heated to red. and oxygen is sent to the heated metal, under conditions such that the iron oxide and liquid iron formed flow through the entire feed and rapidly propagate the reaction therein in the presence of oxygen.
Optionally, it is possible to use a load of grape, part of which consists of the heavier submachine guns in a proportion such that the whole of the charge can be treated under the effect of the heat given off by the oxidation of the light scrap. .
Other features and details of the process according to the invention will emerge below with reference to the drawing appended to this specification, which represents schematically, in vertical section, and by way of example only, an oven suitable for carrying out the process according to the invention.
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This furnace comprises a cylindrical tank 2 made of sheet steel, supported by a frame made of profiles 3. The tank 2 is lined internally with a thick refractory lining 4 in which a melting tank 5 is fitted. This basin has, by example, about 1 meter in diameter and 20 centimeters deep. It is surmounted by a slightly frustoconical barrel on which rests a removable cover 6. This is equipped with oxygen supply lines, one of which, 7, is of large section and the other two, 8, of small. section. These pipes are equipped with taps designated respectively by 9 and by 10. They lead to a common reservoir, not shown, containing industrial oxygen at a pressure greater than atmospheric pressure.
This industrial oxygen must be considered in this patent. such as pure oxygen, as opposed to oxygen, such as atmospheric oxygen, which would be mixed with a significant amount of other gases.
In the refractory lining, a chimney II is provided, normally closed by a slight valve 12 pivoting at 13. A tap hole 14, which can be closed by a plug 15, is provided at the base of the basin 5 for the evacuation of the metal. molten. Another tap hole 16, which can be closed by a plug 17, is provided in the upper part of this basin for the evacuation of the slag.
A look 18, normally closed by a valve 19, pivoting at 20, is also provided in the refractory lining, at the upper part of the latter. Finally, the oven is equipped with a pressure gauge 21.
Suppose this furnace is filled with a load of 1.350 kilograms of light steel scrap, such as lathe turnings, shavings from other machine tools, filings, scrap wire or thin sheet, and /,
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that the cover 6 is in place. in order to carry out the process according to the invention, the valve 9 controlling the main oxygen supply is opened for a moment. This arrival of oxygen has the effect of purging the oven of the air it contains. This air can escape through the chimney 11 by lifting the valve 12. The valve 19 is then raised and the sight glass is introduced through the sight glass 18. for example, a welding torch in order to heat, at 22, a small mass of grapeshot weighing about 300 grams.
This heating is carried out until the moment when this mass is brought to the temperature of bright red.
When this temperature is reached, this mass is oxidized with the aid of oxygen supplied by the torch and the oxidation thus initiated is extended to the masses adjacent to the upper part of the load by opening the valves 10 of the pipes. oxygen supply B. By skilfully carrying out this operation, the entire top of the charge can be oxidized and the melting will begin in a very short time, for example in about a minute.
The conditions under which the oxidation of light scrap is initiated are such that iron oxide is formed in a liquid state. This iron oxide has a melting point lower than the melting point of steel.
Consequently, as soon as it is formed, it trickles downwards accompanied by molten iron and propagates the reaction there.
In order for this to continue to occur rapidly and under the same conditions as those which have just been indicated, the valve 19 is closed again and the valve 9 which is gradually opened which controls the main oxygen supply via driving 7.
The valves 9 and 10 are kept open in a position in which the interior of the oven is in slight overpressure relative to the exterior. This overpressure is
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measured by the manometer 21, A slight excess of oxygen as well as gases from the combustion of impurities in the flakes can escape through the chimney 11 by lifting the valve 12. The oxidation thus spreads rapidly to all the mass of scrap which gradually melts as it flows down the tank. After a few minutes, the melting of the complete charge is complete and basin 5 is filled with approximately 1,000 kgs of molten iron, approximately up to level 23. This molten iron is topped with approximately 480 kgs of iron. liquid iron oxide, approximately up to level 24.
At this time, due to the reduction in the reaction surface, the oxygen consumption decreases. A larger quantity of oxygen escapes through the chimney 11. The valves 9 and 10 are then closed. The oxygen consumption was approximately 110 cubic meters.
After settling for a few minutes, a liquid iron bath is available, containing fine globules of FeO in suspension (the FeO content of the bath is 0.3 to 0.5%) topped with an oxide slag. liquid iron.
This slag can be withdrawn through the taphole 16. This slag then constitutes a by-product of the manufacture.
The iron remaining in the vessel can be deoxidized therein by any method. It can also be poured into a Martin furnace or an electric furnace, or into a ladle in order to be deoxidized and, optionally, alloyed. This liquid iron can also be deoxidized by mixing with it an appropriate amount of liquid pig iron, for example Bessemer or Thomas iron.
The iron oxide which separates from liquid iron by decantation can also be used to refine a large quantity
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of liquid pig iron. : The refining of liquid Thomas cast iron by liquid iron oxide releases a large amount of heat which overheats the bath. This heat can be used in conjunction with reducing superheat by adding scrap, rib, or other scrap iron or steel, or by adding ferroalloys.
Liquid iron oxide intended for refining liquid Thomas iron, or for any other metallurgical use, may be previously mixed with a certain amount of lime.
Instead of withdrawing the liquid oxide and liquid iron separately, the whole can be poured into a mixer containing liquid pig iron in an amount such that one part of this iron serves to deoxidize the liquid iron and another part or refined by liquid iron oxide. The slag formed by this operation can be evacuated and, in the case of a mixture with Thomas iron, be used as a fertilizer, often called Thomas slag.
If, instead of industrial oxygen, considered as pure oxygen, oxygen is used mixed with a significant quantity of inert gas, the oxidation reaction of the scrap is slower. By increasing the proportion of inert gas, there comes a time when iron oxide no longer forms in the liquid state.
The quantity of inert gas admissible for the process according to the invention to be feasible is all the greater the finer the scrap used. However, the speed (the reaction) can be increased and, consequently, less pure oxygen admitted, either by sufficiently preheating the gas mixture or by using a gas mixture at a pressure higher than that mentioned above. above, this higher pressure being such that the partial pressure of oxygen in the mixture is at least equal to approximately atmospheric pressure.
Optionally, one can use a mixture of oxygen and non-reaction gas preheated and compressed to a pressure higher than the pressure suitable in the case --------------------
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of pure oxygen.
It should be noted that since the oxidation reaction consumes oxygen, the mixture of oxygen and unreacting gas becomes depleted of oxygen if it is not removed from the furnace. It is therefore important for the reaction to continue to take place as at the beginning that the mixture is circulated in the furnace by evacuating the excess unwanted gas through a valve or tap which maintains sufficient pressure inside the furnace. .
It is also possible to supply part of the heat necessary for the melting of the charge and for its subsequent metallurgical treatment by another means, for example by means of an electric arc or by induction. The heat provided by this alternative heating mode may or may not be applied to the load simultaneously with the heat from the exothermic reaction between the metal and the gas.
The process according to the invention is applicable, in practice, to the manufacture of metals other than iron, on condition of reacting with the scrap of these metals an appropriate gas giving rise to an exothermic reaction in which the quantity of heat developed is sufficient to form the reaction product in the liquid state, this product having a melting point lower than the melting point of the metal to be obtained.
In the case where one wants to manufacture copper, one heats, for example, with red, a part of the charge of copper scrap located at the upper part of this charge and one sends chlorine on the heated metal under conditions such as the copper chloride is formed in the liquid state and that it flows with the liquid copper through the whole load, rapidly propagating the reaction therein in the presence of chlorine.
In the case of the treatment of scrap in a n ..
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copper alloy, it is necessary that the mixtures of the chlorides of metals alloyed with copper and of copper chloride are also formed in the liquid state, these mixtures having a melting point lower than the melting point of the alloy considered.
If, instead of pure chlorine, a mixture of chlorine and another non-reactive gas is used, this mixture should be used either in the preheated state or in the compressed state, under similar conditions to those which have been indicated above in connection with a mixture of oxygen and a non-reaction gas.
CLAIMS
I. Process for manufacturing new metals from a charge of light scrap, in which the heat released by an exothermic reaction between a part of this scrap and certain gases is used to melt the charge, characterized in that provides at least a large part of the heat necessary for the complete melting of the scrap charge and its subsequent metallurgical treatment by causing an exothermic reaction between part of the charge and a gas, such that its product is formed at the liquid state, this product having a melting point at most equal to that of the metal to be melted.