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Le zinc métallique est généralement produit par réduction d'oxyde de zinc avec du carbone. Au lieu d'oxyde de zino, on peut aussi utiliser d'autres matières de départ oontenant de l'oxyde de zinc, produites par exemple par oaloinage à mort de minerais de zinc sulfureux, cette réduction doit avoir lieu dans des appareils fermés, chauffés de 1,'extérieur, bien que ce mode de travail implique des pertes calorifiques élevées par suite de la transmission indireote de la chaleur.
La production de zinc métallique au four à cuve, qui diminuerait sensiblement ces pertes calorifiques, n'a pas été possi- ble jusque présent, étant donné que lors du, travail au four 4 cuve la vapeur da zino formée, serait, diluée par le gaz de la combustion à. un. tellpoint qu'unecondensation subséquente en zinc fluide ne se- rait pas possible.
Il ne manque cependant pas de propositions de processus qui tentent de rendre possible la production de zinc à. partir d'oxyde de
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zinc et.de charbon sans transmission calorifique indirecte, la cha- leur néoessaire k la réduction et à la distillation étant produite directement dans la masse de réaction par combustion d'une partie du charbon même. On n'a cependant jamais entendu parler des résultats de ces procédés. Il y a plusieurs dizaines d'années par exemple, on a essayé de transformer dans le four Huntington-Heberlein, un mélan- ge d'oxyde de zinc et de charbon en une épaisseur de couche d'envi- ron 100 cm, en zinc métallique et/ou en oxyde de zinc relativement pur, grâce à un courant d'air dirigé de haut en bas.
A ce sujet, on a aussi examiné la possibilité de remplacer l'air par de l'oxygène pur ou par de l'air enrichi en oxygène.
Cependant, on n'a pratiquement obtenu de cette manière que de l'oxyde de zinc.
Récemment, description a été donnée d'un procédé qui, dans un four à cuve, permet la réduction en poussières de zinc de matières contenant de l'oxyde de zinc à l'aide de charbon. Selon ce procédé, on remplit une cuve en forme de colonne d'un mélange de charbon et de la matière contenant l'oxyde de zinc. A l'extrémité supérieure de la cuve, on allume un feu, et on souffle alors de' l'air vers le bas au travers de la charge. La zone de feu progresse de haut en bas au travers de la cuve. Il sort à l'extrémité inférieure de la cuve un mélange de vapeur constitué .par de la vapeur de zinc, de l'oxyde de carbone et de 1'azote.
Lors du refroidissement, ce mélange se conden- se en particules de poussières de zinc, qui sont recueillies dans un filtre. Une condensation du mélange de vapeur en zinc fluide n'est 'cependant pas possible par suite de la teneur élevée en azote inévi- table de ce mélange de vapeur. or, la présente invention donne la description d'un dévelop- pement complémentaire de ces procédés connus, qui permet de condenser le mélange de vapeur directement en zinc fluide. suivant l'invention, il a été reconnu que, pour obtenir l'effet désiré, l'application si- multanée des mesures suivantes est nécessaire et suffisante :
1) Le mélange constitué par un mélange de préférence intime d'une
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part d'oxyde de zinc et/ou de matières contenant de'ltoxyde de zinc, et d'autre part de charbon ou de coke, doit se trouver en une couche d'une épaisseur sensiblement supérieure à celle du four Huntington- Heberlein, avec avantage en couches de 3 à 4 m.
2) La charge doit contenir un excédent de charbon ou de coke tel que non seulement le dégagement de la chaleur nécessaire à la réalisa- tion du processus endothermique de réduction et vaporisation du zinc, soit assuré par combustion de l'excédent de carbone, mais encore que, en outre, le gaz sortant ne oontienne pratiquement pas de CO3 Le fait de maintenir l'excédent de carbone à une valeur supérieure à celle qui est nécessaire au maintien de ces conditions n'entraîne au cun avantage complémentaire et serait donc anti-éoonomique. Il y a avantage à appliquer un excédent en carbone de l'ordre de 45 - 60 %.
De ce fait, comme dans le cas des procédés connus, le charbon est d'abord brûlé en CO2 et celui-ci est ensuite réduit en 00, qui réduit alors le ZnO en Zn. L'excédent de carbone empêche la formation de CO2 dans la zone de réduction, qui provoquerait une ré-oxydation au moins partielle du zinc métallique, ce qui, par formation de petites peaux d'oxyde, empêcherait une condensation en un bain correspondant de zinc fluide.
3) Tout comme dans le cas du procède Huntington-Heberlein, le passa- ge du gaz doit avoir lieu de haut en bas. ceci permet d'utiliser des granulométries beaucoup plus faibles que si le courant était asoen- sionnel, paroe que la surfaoe de réaction est agrandie et que, en outre, la vitesse de passage du gaz n'est pas limitée/par le point Winkler. L'échange thermique ainsi amélioré et la différence de tem- pérature diminuée entre phase solide et phase gazeuse, permettent de limiter la zone de réaotion à une hauteur de couche relativement fai- ble.
4) L'utilisation d'air ou aussi d'air enrichi en oxygène ne suffit pas; il faut plutôt utiliser de l'oxygène pratiquement pur, c'est-à- dire à 95 % environ et plus, avec avantage à une pureté d'eu moins 98 %. Si on se tient à quelques pouroents en dessous de cette valeur
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de pureté, on constate une forte diminution du rendement en zinc mé- tallique. L'utilisation suivant l'invention d'oxygène pur garantit que le mélange de vapeur quittant le four est constitué en pratique exclusivement de 00 et de vapeur de zinc. Il est cependant relative-. ment pauvre en vapeur de zinc, comparativement au mélange de vapeur quittant les moufles utilisés jusqu'à présent.
Il a été oependant constaté avec surprise que la teneur en vapeur de zinc suffit encore pour pouvoir être condensée pratiquement complètement en zinc métal- @ lique liquide à l'aide de dispositifs de condensation connus.
Une autre mesure non absolument nécessaire, mais très utile du point de vue technique du procédé, consiste à : .
5 Maintenir la section de la charge asse bien plus faible que sa hauteur. Avec avantagef le diamètre de la couche- sera maintenu à 50% environ de la hauteur.
Cette mesure permet d'arriver à un rendement maximum sur une surface donnée. En oombinaison avec la mesure mentionnée sous (1), on évite surtout la formation de canaux transversaux et de ce fait le passage d'oxygène libre dans le gaz final. par conséquent, l'invention permet de produire dans la charge même la chaleur nécessaire à la réalisation de la réduction endother- mique de l'oxyde de zinc, et d'éviter de ce fait les pertes oalorifi- ques élevées, inévitables lors de la production de zinc habituelle jusqu'ici en oornues, et permet de produire du zinc métallique direc- tement dans le four à ouve.