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Description


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  ,PROCEDE :DE   -FABRICATION   'DU ZINC. 



   La présente invention qui est due à Messieurs Hirsch   LOEVENSTEIN   et Paul Louis Adrien BELON est relative à un procédé de fabrication du zinc. 



   Le zinc thermique est produit généralement par la réduction de son oxyde par le carbone;, à la température de 1100 à 1200  C suivant la réac- tion Zn 0 + C      Zn + CO -   57.000   Cal. 



   Cette réaction étant fortement endothermique, il faut fournir au mélange minerai réducteur, une quantité importante   d'énergie   thermique et comme la réaction est normalement conduite dans des cornues en réfractaires mauvais conducteurs de   chalourg   le rendement thermique du charbon qui sert à réchauffer ces cornues est très faibleo Les dépenses de combustible représen- tent donc dans ce procédé une part importante du prix de revient. 



   Le zinc;, à la température de la réaction, se trouve déjà à l'é- tat de vapeur et ces vapeurs quittant la zone de réaction;, sont mélangées avec l'oxyde de carbone. Pour éviter une   réoxydation;,   on est obligé de refroi- dir brusquement la vapeur de zinc, ce qui oblige à placer les condenseurs tout près de la zone de réaction. 



   Malgré cette précaution, une partie du zinc est réoxydée, l'oxyde formant des films autour des particules de métal, ce qui provoque dans le condenseur une formation de poudre de zinc difficilement récupérable. 



   On a essayé d'éviter cette formation de poudre par différentes dispositions dans le condenseur, mais son pourcentage reste encore assez éle- vé. 



   La réaction étant endothermique, il est difficile de la conduire jusqu'à la fin et une partie non négligeable de zinc reste dans les scories. 



   Le rendement du procédé est encore diminué par le fait qu'une par- 

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 tie des vapeurs de zinc est absorbée par les parois des cornues qui doivent . être remplacées presque tous les mois. 



   Toutes ces pertes représentent en total un pourcentage assez élevé du zinc se trouvant dans le minerai. 



   Enfin le refroidissement brusque des vapeurs de zinc qui diminue la formation de poudre aboutit au maintien dans le zinc obtenu de presque tout le plomb et le cadmium du minerai, ce qui oblige à procéder ultérieurement à une redistillation du zinc. 



   On a trouvé que, quand on remplace le carbone comme réducteur par un métal comme le Silicium (Zn 0 + 1/2   Si---    + 20.000 Cal.) ou l'Aluminium(Zn 0 + 2/3   Al#   + 46.700 Cal.) qui donnent une réaction de réduction de l'oxyde de zinc fortement exothermique et laissent un résidu d'oxydation solide ou liquide, on augmente sensiblement le rendement de l'opération. 



   En effet: 1/ on évite la formation de poussière de zinc, 2/ la réaction étant exothermique va jusqu'au bout, ne laissant presque pas de zinc dans les scories. 



  3/ on peut utiliser des fours de grandes dimensions dans lesquels on chauffe directement la masse réactionnelle et on évite ainsi la perte de zinc dans les réfractaires, ces derniers pouvant rester en service pendant des périodes as- sez longues. 



   Un autre avantage de ces réducteurs métalliques est que, la réac- tion étant exothermique, il suffit de porter le mélange minerai-réducteur jus-   qu'à la température de la réaction ; chaleur développée par la réaction même   est alors suffisante pour transformer en vapeur le zinc réduit du minerai. 



   Enfin, en utilisant un réducteur métallique, il devient possible de raffiner les vapeurs de zinc en allongeant le chemin   à   parcourir par ces vapeurs entre la zone de la réaction et les condenseurs et en plaçant sur ce chemin des chicanes ou des appareils de rectification. On évite ainsi la redis- tillation de zinc pour sa purification. 



   Mais les métaux ayant une chaleur d'oxydation élevée, comme Si ou Al, conduisent généralement à une réaction très énergique voire même explosive qui rend difficile la conduite des opérations industrielles. Ils sont en outre relativement chers. 



   Les inventeurs ont trouvé que ces métaux peuvent être avantageuse- ment remplacés par des alliages de Si avec Al comme par exemple les silico- aluminium produits directement à partir des minerais par voie thermique. 



   En particulier on peut utiliser, comme réducteur, les résidus pro- venant de la fabrication de l'aluminium à partir du silico-aluminium par le procédé connu basé sur la dissolution sélective dans du zinc liquide. 



   Ces résidus contiennent généralement: de 55 à 80 % Si, 8 à 25 % Al, 5 à 15 % Fe, 0,5  à   6 %   Ti .   



  Ils sont imprégnés de zinc qui est distillé avec le métal du minerai - quand on utilise les résidux directement pour la réduction d'un minerai de zinc. On peut aussi éliminer le zinc imprégnant ces résidus dans une opération séparée avant de les utiliser pour la réduction de l'oxyde de zinc. 



   Le procédé devient encore plus intéressant si la réduction du mine- rai de zinc se fait dans un four fermé et sous vide. Dans ce cas, on peut abais- ser fortement la température de la réaction et allonger encore¯plus le chemin entre la zone de la réaction et les condenseurs, c'est-à-dire qu'on peut encore mieux rectifier les vapeurs de zinc formées. 

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   Les essais faits dans un four à vide ont donné les résultats suivants: Minerais utilisés: 
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<tb> Zn <SEP> 58,96 <SEP> %
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<tb> Pb <SEP> 0,5
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<tb> S <SEP> 1,86
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<tb> Cao <SEP> 0,4
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<tb> principalement <SEP> de <SEP> 1-'oxygène.
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  Réducteurs: Résidu d'une fabrication de l'aluminium par trai- tement du silico-aluminium au moyen de zinc liquide,, ce résidu ayant la composition 
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<tb> suivante: <SEP> Si <SEP> 56,67 <SEP> % <SEP> 
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<tb> Al <SEP> 2625
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<tb> Fe <SEP> 12,10
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<tb> 1 <SEP> 9000 <SEP> 1 <SEP> h <SEP> 0,3 <SEP> 1,39 <SEP> 98,0 <SEP> % <SEP> 
<tb> 
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<tb> 2 <SEP> " <SEP> 2 <SEP> h <SEP> 0,3 <SEP> 0915 <SEP> 99,79 <SEP> %
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<tb> 3 <SEP> 1000  <SEP> 1 <SEP> h <SEP> 0,3 <SEP> 1,0 <SEP> 98,6 <SEP> % <SEP> 
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<tb> 4 <SEP> " <SEP> 2 <SEP> h <SEP> 5 <SEP> 1,9 <SEP> 97,42 <SEP> % <SEP> 
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<tb> 5 <SEP> 11000 <SEP> 1 <SEP> h <SEP> 0,3 <SEP> 0,1 <SEP> 99,88 <SEP> %
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<tb> 6 <SEP> " <SEP> 2 <SEP> h <SEP> 0,3 <SEP> 0,1 <SEP> 99,

  88 <SEP> % <SEP> 
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<tb> 7 <SEP> 1200  <SEP> l <SEP> h <SEP> 0,3 <SEP> 0,13 <SEP> 99,85 <SEP> % <SEP> 
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<tb> 8 <SEP> " <SEP> 2 <SEP> h <SEP> 0,3 <SEP> 0,05 <SEP> 99,94 <SEP> %
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Les scories restant après la volatilisation du zinc, contiennent' le fer du réducteur et du minerai sous forme métallique, le silicium et l'a- luminium sous forme d'oxydes. 



   Suivant une des caractéristiques de l'invention, les scories sont   frittées   même lorsque la réaction est, conduite à 900  et on peut les utili- , ser comme briques de forme quand les matières premières ont été agglomérées avant l'opération sous la forme désirée. 



   D'autre part, en ajoutant au mélange d'avance ou après la réac-   tiong   des quantités convenables de chaux, de silice ou   d'alumine.\!   on peut ajuster la composition de la scorie sur celle d'un ciment - Un broyage et un déferrage préalables permettent de récupérer le fer du réducteur et du mi- nerai et d'utiliser la scorie comme ciment. 



   Suivant un autre trait de l'invention on peut supprimer les in- convénients habituels du travail avec des briquettes et améliorer en même temps le rendement thermique du   four.,   en effectuant la réduction des minerais de zinc dans un bain liquide, conducteur du courant électrique mais ayant une ré- sistance électrique assez notable. 



   Dans ce cas, le bain de réaction est formé par un silicate fondu, ou un mélange de silicates fondus ayant une température de fusion assez fai- ble (mélange de silicates de calcium, aluminiums, par exemple) et par'lequel on fait passer un courant électrique. Dans ce bain liquide on ajoute en conti- nu ou discontinu le mélange; minerai de zinc   +   réducteur métallique. Le zinc réduit s'évapore et va au condenseur et les silicates résiduels sont absorbés par le bain. De temps en temps on laisse le bain s'appauvrir en zinc en   arrê-   tant l'addition du mélange minerai + zinc et on coule l'excès du bain liquide. 

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   Les avantages de ce procédé consistent donc principalement dans un meilleur rendement du courant et dans un temps de réduction réduit. 



   Un autre avantage de ce mode opératoire est qu'on n'a pas besoin de briqueter les matières premières, le mélange réactionnel étant ajouté sous forme de poudre ou grains. On économise ainsi un fort pourcentage de main d'oeuvre. 



   Le bain liquide exempt de zinc peut servir, après la séparation du fer métallique, comme ciment ou matière première pour ciment. 
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  R E N D I C . T I. 0 N S . 



   1/ Procédé pour la fabrication du zinc consistant à réduire les minerais de zinc au moyen d'un métal dont la chaleur de réaction avec ZnO est au moins égale à + 18.000 calories par molécule-gramme de cet oxyde.

Claims

2/ Procédé pour la fabrication du zinc suivant la revendication 1 consistant à réduire les minerais de zinc au moyen d'un alliage dont la cha- leur de réaction avec ZnO est comprise entre + 18.000 et + 48.000 calories par molécule-gramme de cet oxyde.

3/ Procédé suivant la revendication 2 dans lequel on utilise de préférence un alliage de Si avec Al.

4/ Procédé suivant la revendication 3 dans lequel l'alliage uti- lisé titre 55 à 80 % Si, 8 à 25 % Al, 5 à 15 % Fe et 0,5 à 6 % Ti ou d'autres impuretés.

5/ Procédé suivant les revendications 1 à 4 dans lequel le minerai de zinc et le métal réducteur sont intimement mélangés et leur mélange est mis sous la forme de briquettes.

6/ Procédé suivant la revendication 5 dans lequel le mélange du minerai de zinc avec le métal réducteur est additionné de chaux, de silice et d'alumine -en proportions telles que la scorie obtenue, après la réduction du minerai de zinc, constitue un ciment.

7/ Procédé suivant les revendications 1 à 4 dans lequel le mine- rai de zinc et le métal réducteur sont ajoutés à une scorie liquide.

8/ Procédé suivant la revendication 7 dans lequel la dite scorie liquide est constituée par un mélange de silicates dans lequel on fait passer un courant électrique.

9/ Procédé suivant les revendications 1 à 8 dans lequel la ré- duction est opérée sous pression réduite.

10/ Procédé suivant les revendications 1 à 9 dans lequel la ré- duction est opérée à une température d'au moins 900 C.

11/ Procédé suivant les revendications 1 à 10, dans lequel le zinc formé est distillé simultanément avec la réduction de son minerai.

12/ Procédé suivant la revendication 4 dans lequel le minerai de zinc soumis à la réduction est un oxyde impur et la réduction est effectuée entre 900 et 1200 sous une pression de 0.3 à 5 m/m de mercure, le zinc étant distillé au fur et à mesure de sa formation.