<Desc/Clms Page number 1>
Procécé et apparail pour l'extraotion du zinc Partir de ses minorait et oxydée sertir
La présente invention concerne les améliorations aux procédés et aux appareils métallurgique , et en parti- culier & un procédé et appareil nouveaux et améliorés de Pyrométallurgie pour l'extraotion du zin à. partir des minerais, oxydes et résidus et pour la production d'allia- ges de cuivre et do zinc*
Selon les prooédés hubituellement en usage pour l'extraction du zinp à partir des minorais du type blende,
la blende eat tout d'abord concentrée puis grillée afin de convertir les cultures en oxydes. Le zinc est alors extrait soit par voie pyrométallurgique, soit par voie électro- chimique. Les proodds Pyrométallurgiques sont des procédés soit par Iota, soit par distillation continue. Tous les
<Desc/Clms Page number 2>
procédés Pyrométallurgiques reposent toutefois aux la même réaction chimique fondamentale selon laquelle du carbone est mis on réaction avec de l'oxyde (le zinc, avec apport de chaleur, ce qui donne des vapeurs de zinc et de l'oxyda de carbone gazeux.
Salon le* procédai! habituels, dans le procède de distillation par lots, le mélange de minorais grillée et de charbon est déversé dans un grand nombre de creusets en céramique argileuse qui sont chauffés de l'extérieur pour déterminer la réaction chimique* Ces creusas sont en un Matériau mauvais Conducteur de la ohaleur et ils sont donc fondamentalement fragiles.
En consé- quonoe, ils sont de petite taille et il faut un grand nom- bre de oreuuets de ce genre pour traiter des tonnages impor- tants de zinc, On cite une Installation cù 11.000 creuset* de ce type sont utilisés simultanément Chaque creuset dure une quarantaine de jour*, et il faut environ un creuset et un tiers pour chaque tonne de zinc produites Les condenseurs de distillation sont également en céramique argileuse et on en casse environ 159 chaque jour,
La casse de tous ces éléments en céramique constitua un aspect si important que les usines de distillation du aine estiment pratique d'avoir une section spéciale , la poterie, à seule , fin de fabriquer les éléments d'équipement en céramique et ainsi de ne jamais manquer de oreusets et de condenseurs
Il est clair que l'utilisation d'équipements aussi fragiles dans le procédé conventionnelle de distilla- tion en lots, rend ce procédé coûteux et ouvrageux. En outre, du fait de la mauvaise conductibilité thermique des creusets,
du caractère endothermique de la réaction globale et du temps important exigé par cette réaction (24 à 48 heu.- res), la consommation de combustible est importanteDana ces conditions, plutôt que d'installer dos usines de dis-
<Desc/Clms Page number 3>
filiation dans le voisinage des marché de consommation ou des gisements de minerai, on fixe l'implantation de ce$ usines en fonction de la présence de ressources en combus- 'bible bon marche.
Dans les deux procédés pyrométallurgiques, à savoir la distillation par lots ou la distillation en continu, la condensation des vapeurs de zinc pose un très sérieux problème d'oxydation. Les vapeurs de zinc produite. aont mélangées avec au minimum un volume égal d'oxyda de carbone, accompagné encore de gaz carbonique et de poussière, Le gaz carbonique réagit avec la vapeur de zine pour former de très fines particules dioxyde de zinc.
Cette poudre très fine d'oxyde de zinc et les autres poussières fines présen- tes constituent des germes sur lesquels la vapeur de zinc peut se condenser en donnant de fines gouttelettes de zinc, La surface do cet$ fines gouttelettes est alors oxydée par réaction avec le gaz carbonique ce qui empêche la ooalesoen- oe des gouttelettes. Cela affecte très sérieusement le ren- dément. En effet, de ce fait, en fonctionnement normal, on perd approximativement 2,3 @ du zinc dans les effluente gazeux, et 20% du zino effectivement distille se retrouvent sous forme de poudre bleue, produit essentiellement consti- tué par des crains de zino oxydés en surface.
La poudre bleue doit être redistillée pour réoupérer le mtal pur.
La présente invention vise un procédé nouveau pour l'extraction du zino à partir da ces minerais, ainsi qu'un appareil amélioré de distillation pour la mise en oeuvre de ce procédé, ledit procédé et ledit appareil éliminant, ou tout au moins réduisant les inconvénients énumérée ci-dessus des procédas habituels de distillation* Plus spécifiquement, le procédé et l'appareil selon l'in- vention visent à simplifier les opérations d'extraction
<Desc/Clms Page number 4>
du zino à partir de ces minerais,à éliminer l'utilisai ion
EMI4.1
des creusets fragiles en o'ram1qUé,
à réduira la consomma* tion spécifique de combustible et à réduire l'importance dee problèmes d'oxydation inhéreato aux proodd6o habituels 49 OOl1danrat1on, Additionnallomont l'invention vins un procédé unique nouveau d'obtention des alliages de cuivra et de zinc d1ractioont & partir de mine:i de zinc.
Selon la présent* invention, le procédé nouveau d'extraction du zino comprend les étapes suivantes
1. La oonoentré d'oxyde de zinc est mélangé avec de la poudre fine de charbon, les proportions en poids étant telles que l'on ait de une & deux foie la quantité do
EMI4.2
carbone théoriquement n60essaire pour réduire l'oxyde selon la réaction suivante;
EMI4.3
Zoo + 0 Zn + CO
2. Le mélange d'oxyde de zino et da poudré de charbon est alors déversé dans un bain fondu de cuivre ou
EMI4.4
d'un a7..ia"a de cuivre comme le laiton.
Ce mélange est sub- margé sous la surface du cuivre en fusion par un dispositif approprié, Le bain en fusion est maintenu à une température
EMI4.5
comprise omtru 1.000 et l 200 C pour laquelle la réaction se déroule rapidement et le cuivre s'allie immédiatement '
EMI4.6
piu zinc réduit. On laisse remonter à la aur'taoe la gangue irréductible et on l'élimine, ; 3.
L'alliage obtenu est alors ohau:f.'ké à la " pression atmosphérique ou à une pression plue faible, et la plus grande partie du zinc s'évapore sous atmosphère neutre ou réductrice; elle est, condensée- et récupéré en mena*. Le ouivre est alors récupéré et réutilisé à la deuxième dure du cycle,
<Desc/Clms Page number 5>
EMI5.1
D'autres aspect.
et avantagea de l'invention resnortent de la description plus détaillée oi-aprea, la., quelle est effectuée en se référant aux dessine ci-annexés qui Illustrent un mode de réalisation d'un appareil colon
EMI5.2
l'invention pouvant etro avanteeousonient utilisé pour la mine en oeuvre de celle-ci, destina dans lesquels,
EMI5.3
La tiaure 1 eut une vue en coupe verticale d'un appareil de distillation du zino selon l'invention, certai-
EMI5.4
nes parties étant supposées brisées ou étant montrées de façon schématique pour la commodité de 1' illustrât ion) La Xi3ure 2 eut uns vue on coupe faite selon la ligne 2-2 de la figure 1;
La. figure 3 eat une vue en coupe partielle cor-
EMI5.5
roupondant à celle de la figure z,, le plongeur étant remonte en position 'olip.6e et le convoyeur à via déversant le mélange d'oxyda de zinc et de charbon dans le bain de cuivre en ùnion;enfin
EMI5.6
La figure 4 est une vuo en coupe Partielle corres- pondant raz celle de la figure 5 et montrant l'opération d'411" minetion du la gangue ou du résidu surnageant à la surface du cuivre fondu.
Si l'on se refera maintenant en détail aux des-
EMI5.7
aine et plus particulièrement k la figure 19 on notera que l'appareil de distillation comprend un creuset de fusion 10 comprenant une enveloppe métallique 12 dont l'intérieur cet
EMI5.8
doublé d'une garniture en briques xéxuate,lrea 14 de zircons ou de magnésie ou de toute autre substance analogue, dou- blée sur sa face interne par une couche 15 de briques en carbure de silicium ou en graphite danse.
Le creuset de fusion 10 est entouré par un dispositif chauffant 16 qui peut 8tre constitué par une bobine d'induction ou aussi par un enroulement de chauffage par résistance, ou encore par
<Desc/Clms Page number 6>
tout autre dispositif de chauffage approprié permettant de faire fondre du cuivra 18 et de maintenir ce cuivre à l'état fondu.
EMI6.1
Le oyouoot do fusion 10 communique avec 14 partie supérieure 20 du oondonsour et il est relie à cotte partie
EMI6.2
par un joint dtanche 22 qui empoche l'air d'entrer maie qui permet toutetfoiu do démonter le creuset et de le séparer du reste de l'appareil lorsque cala est souhaité.
La partie supérieure 20 du condenseur comprend une section vottioale 24 et une section horizontale 26. La
EMI6.3
partie supérieure 20 du oondenaeur comporte une enveloppe extérieure d'acier 28 doublée intér1ouroment d'une garnitu- re en briques isolantes 30, lesquelles sont à leur tour doublées par une rangée de briques on graphite denoe 32. La
EMI6.4
action horizontale 26 du condenseur su est en Clornmun1oat1on avec la partie oblique 34 du condenseur qui ost dirigée vers
EMI6.5
le bas, laquelle *et constituée par une enveloppe ou aoquil- le de fonte 36 revêtue de briqueu 38 an ,Staph1tl' donne.
Le rôle des briques en graphite est le réduire tout gaz oarbonique qui pourrait se former dans la mine en oeuvre du prood-
EMI6.6
dé, ou tout oxycine qui pourrait pénétrer à l'intérieur do l'appareil du fait do fuites éventuelles.
La partie 1n!5rieure 34 du condonnour est fixée z 1% partie supérieure 20 du condenseur par une bride 40 et f) 1113 se termine m bus par un pot 42 d'accumulation du zinc auquel elle est fixée par une autre bride 44. Le pot collec- teur de zino a une garniture intérieure en briques de gra- phite 46, et il est conçu en vue de recueillir le zino en
EMI6.7
metsae sous forme métallique en 48, à la suite du processus de distillation.
<Desc/Clms Page number 7>
Un convoyeur à vis 50 est monté sur la seotion verticale 24 de la partis supérieure 20 du condenseur., et il est en communication avec l'intérieur de celui-ci en vue d'amener la mélange d'oxyde de zinc et de charbon dans le creuset de fusion 10.
Une trémie 52 débouche dans le convoyeur et elle est conçue afin de livrer des quantité mesurées du mélange ci-dessus, La via 54 du convoyeur 50 peut être engagée à l$intérieur de la section supérieure 20 du oondenseur (ou retirée en arrière) en vue d'admet- tre à l'instant voulu le mélange fourni par la trémie 52 à l'intérieur de l'appareil. Dans le cas de la figure 1, la via 54 est retirée dans son conduit, alors que dans le cas de la figure 3 elle s'avance à l'intérieur de la etc- tion supérieure du condenseur et laisse tomber le mélange pulvérulent 56 à la surface du bain 18 de cuivre en fusion.
Un plongeur 60 est porté de façon coulissante par la paroi supérieure de la section horizontale 26 du condenssur, de telle morte que ledit plongeur puions s'abais- ser à l'intérieur de la section verticale 24, et Puions y pénétrer dans le creuset de fusion 10. Le plongeur 60 com- prend un arbre 68 qui porte deux plateaux 64 et 66 à sa partie inférieure. La partie supérieure de l'arbre 62 est reliée à des organes d'entrainement appropriée (non montrés ici) aptes à lever et à abaisser ledit arbre 62 ainsi qu'à l'entraîner en rotation.
Les plateaux 64 et 66, reapeoti- voment supérieur et intérieur, sont toss les deux munis d'une série d'orifices 68 (voir la figure 1) qui sont ré- partis uniformément autour de l'arbre 62. En outre, le plateau plongeur inférieur 66 porto plusieurs dents 70 qui sont dirigées vers le bas et qui agitent le bain en fusion lorsque l'on abaisse le plateau plongeur et qu'on le fait tourner$
<Desc/Clms Page number 8>
Un tampon amovible 72 est plaça dans la. paroi du
EMI8.1
Creuset 10 Immédittt9ment au-dessus du niveau du bain do ou ivre 18 contenu. datiu ledit creuset.
Ainsi que le montre la figure 4 le tampon 72 peut être enlovd quand on le sou- haitot afin do démasquer une ouverture 74 permettant d'ao- oéd\3t à la surface du bain de cuivre en fusion 18 u partit de 1' extérieur de 1' appareil. Apre* que le M41ange de mina. rai et de oharbon a été adjoint au bain de cuivre en fusion le tampon 72 peut être enleva et un râteau 76 ou autre
EMI8.2
outil approprié peut être introduit par ltcI'11o' 74t i la façon montrée par la ligure 4, cale afin ajourner les aoo- rien et autres r6sidue flottant z la surface du bain et de les évâouer par l1 ouverture 74* A l'sxtr6mit6 inférieure de la partis Inférieure du.
condenseur >4 se trouve un orifice d'échappement 78 lui permet d'extraire les gaz incondonoableu et auquel il eut possible de relier un appareil appropria de mise nous vide pondant le processus de distillation. Une vanne à une voie
EMI8.3
80 est montée our 1'orifice dtéohappement 78 et parmet de distiller le zinc sous pression atmosphérique.
Ainsi que le montre la figure 1, l'appareil
EMI8.4
comprend 6#aloment un uilo 82 qui fait office de réservoir et permet d'aoourauler d'Importantes quantités de mélange de minerai et de charbon, et de Ion déverser au fur et à mesure des besoins dans la trémie d'alimentation 52 Ainsi que le montre la figure 2, un certain
EMI8.5
nombre de brâleura à ga 86 entourent la partie inférieure du oondenaeur 34 et il* permettent de chauffe* oelui-oi et de maintenir sa température entre le point 4a fusion et le point dldbullition du aine.
znoutret la partie inférieure 4u condenseur peut aus1 comporter un -ou plusieurs diapo- mitif-e 34 à aspersion d'eau afin a'emp3oho la température
<Desc/Clms Page number 9>
EMI9.1
do l'enveloppe extérieure do s'élever z des valeurs pour lesquelles ladite enveloppe aérait menao6e.
Après lou étapes habituelles de grillage et d'agglomération le minorai est molu d,fin de passer entier fentont (Au -tamis de 200 cents .:0.1110. et il cet mélangé avec du charbon do granulation oor résidante à faible teneur en 0und*08, en aoufra t en matières volatiles* L'ensemble #et Blot' 1617,ùromont Jlo6rQ, afin de donner des graine pal. nant aproxit1vûm3n danu aga tiunis do 10 à 20 maille..
Il, eet u8::;i 110duible ci'o.bl;lo'OOffU' le milanfio puis de le oonoMaer uìn d'obtenir ar,proxil11At1vomont la marne granulation; z savoir entra 10 et 20 mailles, Le ont alors d4ver" fi' dans le silo d'emrnttgaoina±0 62 on vue d'alimenter la trémie 52 et le oonvoyaur à via 50 à partir duquel il peut dtte admis à destination du creuset.
Dune là seconde 4tape du pr00083UfJ, l'oxyda de zino ont réduit en tino et celui- ci oit ifn<!dj.mtefMnt impliqua dans un alliage, 00 qui a.b:1.is.IQ la 1) 1't'J U 010n de vapeur du zino dans une masure telle quo la pluo 11'.J.ndfJ partie est retenue dans l'alliage* Plua IIJ.l40111q,'I]'1W 1t Q(Jt,h IJ1,),[N tilm-icomplît ooame suit< on prépara un bain de cuivre en tuuion, ooiwne indiqua en 18 out la fiuro 1, et l'arbre 62 du plongeur est relevé afin d'amener leu platoaux 64 ot 66 du plongeur bien au-dessus de la ourtace du bain do cuivre ot auaai au-dessus du ni. veau du oonvoyclul' à via 50.
La convoyeur à vis est alors repoussé à l'intérieur de l'enceinte 1)1; la vis 52 tourne de façon à 45voireer une quantité prédéterminée de mélange de minerai et ete charbon dana le bain en fuoion, cela de la façon montrée par la figure 3o Le convoyeur à via est alors ramené ori arrière ot l'arbre 62 du plongeur est abais- ad de tlle aorte que les plateaux 64 et 66 immergent le mélange de mincirai et de charbon noua la '1,\1"1:0.00 du bain de
<Desc/Clms Page number 10>
EMI10.1
cuivre en fusion, On fait tourner As tempe en tempo la plongeur afin de faoilitor le Mélange, 4fomohe' Itagglo- m4ration des poudres, et de libérer l'oxyde de carbone fourni pur la rdaotion de l'oxyda do zino avec le carbone du charbon. Lea Laz s'échappent uur le bord des plateaux 64 et 66 ainsi que par les orifice a 68 pl'nt1qu1"," dans lendits plateaux.
Ils oont extraits par l'orilloe de uClttt1e le par-
EMI10.2
mettant de les expédie? vers la centrale thermique à vapeur
EMI10.3
ou 1* installation do grillage et 4 'ugftorn6:uHc)n oh oee ga pourront (tra Utiliedo comme combustible auxiliaire* Lu plus grande partie du tino llbdré par la réac- tion eut inutantandment absorbée jar le bain de ouivre en fusion pour forme!' un laiton et ce zinc est fix4 nous cette forme tinq dortujne partie du zinc ont volatilisée et ne d&ge noua, forme d vapeur a de tlno pour DI) condenser en zino m6tal11qurJ dans les oondeneel.i.1'II 26 et 34 ut 5tr fina- 1;
3=nt recueillies dune le oolleoteur 42. la réaction t3entionn<!o 01-deniuc est bande sur le fait qu'à 1.000 0 et au-doinu3 le carbone rdagit Y&pi4*m ment aveu l'oxyde 4w 1100 po4r donner lu zinc et do l'oxyde
EMI10.4
de carbone, alors qu'aux températures allant jusqu'à 1.20000
EMI10.5
la pression do vapeur du zinc dans un laiton à 15e est rata- tivement faible. Ctuot ainsi qu'un laiton à 1' de zinc chauffé 4 1200 0 et agité laissera a'6ohapper seulement 1& 49 et teneur en zinc en une heure, oe qui en fera un laiton à 12,7f dé zino, A la timri6rature de 1,750OCt il faut plus de oinq heures de ohawifage à la prenalon atmosphérique pour abaisser la teneur en zinc du laiton à 2. Au fur et à mesure de 1'auMnta.ion de la teneur en zinc' du laiton,
EMI10.6
la pression de vapeur du zino augmente évidemment.
C'est
EMI10.7
ainsi qu'un laiton te de zino chauffe pendant une Jorn1- heure sana agiter, à la température de 1. 100 C , laissera >#
<Desc/Clms Page number 11>
s'échapper 29. de son zinc.
Dans le procédé selon l'invention, le bain de cuivre en fusion est donc maintenu à une température supé- rieure à 1000 C et inférieure à 1,200 C. Dans ces conditions, l'oxyde de zino et le carbone réagiront rapidement en don- nant du zino qui formera un alliage aveo le cuivre, et la plus grande partie du zinc aéra fixée dans l'alliage étant donnée sa faible pression de vapeur aux températures uti- lisées.
A titre d'exemple spécifique de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, un mélange de minerai de zino et de charbon est immergé dans un bain de cuivre en fusion qui se trouve à la température de 1.180 C au début de l'o- pération et dont la température s'abaisse jusqu'à la valeur de 1,120 C à la fin de la période de réaction.
Des quantifia constantes de mélange sont introduises toutes les cinq minutes pendant une période de quarante cinq minutes et un temps d'attente de quinze minutes est Intercalé après la dernière charge, Il s'avère que dans ces conditions 85 du zinc se retrouvent dana un laiton à 14,12 de zinc, 5% du zino introduit restent sous forme oxydée dans les résidus, et 10% seulement du zino sont recueillis sous forme distil- lée.
Inversement, lorsque l'on s'efforce d'obtenir des alliages contenant une quantité de zinc nettement supé- rieure à 15%,une partie plus importante du zinc est dis- tillée et le temps de réaotion est accru. C'est ainsi que si l'on peut ajouter une quantité plus importante de mé- lange de minerai et de oharbon au bain de cuivre en fusion maintenu à la température de départ de 1'180 C, l'opération de réduction dure 65 minutes, ce après quoi le mélange est écoulé. De cette manière on obtient un alliage à 18,4 de
<Desc/Clms Page number 12>
zinc qui contient 54,2% du zino introduit, alors que 20% du zino passent en distillation et que 25% restent sous forme d'oxyde.
Dans la troisième étape du procédé selon l'in- vention, le zino est distillé à partir de l'alliage et récupéré en lingot. Ainsi que cola a été indiqué précédem- ment, l'un des problèmes des plus délicats quo pose la condensation du zinc résulta des interactions entre les vapeurs de zino, l'oxyde de carbone et le gaz carbonique.
Lorsque les gouttelettes de zinc se condensent, le gaz carbonique tend à oxyder les surfaces de sorte que normale. mont 20% du zino se retrouvent sous forme de poudre bleue qui doit être reprise dans le cycle Même si l'on néglige l'oxydation par le gaz carbonique, la condensation à partir de gaz de dilution présente toujours quelque difficulté, aussi a-t-on proposé des douches ou des bains do barbotta- ge en métal liquide pour condenser les vapeurs, avec des douches complémentaires pour nettoyer les vapeurs ayant traversé les premières doutes. De tels expédients rédui- sent la difficulté sans éliminer les causes initiales et représentent une complication et une dépense supplémentaire,
Dans le procédé selon l'invention,
c'est du zino pur qui est évaporé, tous les gaz diluants et oxydants étant éliminés, ce qui a pour effet de réduire à une très faible valeur la production de poudre bleue et de permet- tre un procédé et un appareillage de condensation qui sont à la fois simples et économiques. Selon ce procédé, après aohèvement de l'étape de réduction, les plateaux plongeurs 64 et 66 sont relevés au-dessus du niveau du convoyeur à vis 50 et les résidus de minerai flottant à la surface du . cuivre en fusion sont écumes et éliminés par l'ouverture 74, de la façon montrée par la figure 4.
Une pompe à vide
<Desc/Clms Page number 13>
EMI13.1
Wt alors Íaoao14e à Ilotitioa dtiohappownt 76 et la tom posture du cuivre en fusion est relevée Jusqu'à la valeur de 1*18000 afin de faire distiller le zinc obus la faible
EMI13.2
pression assurés par lu pompe à vide. Dans ce% conditions,
EMI13.3
on a vaporluatien constante de zinc z la surface du bain.
Los plateaux du plongeur 64 ot 66 uont entraînés on rota- tion et en mouv.mon alternatif pendant toute la durée de l'opération afin de Ino.1nten1r constantes la température et la oompoultlon tu bain pondant la diotillations Quoique non esalnt 1el1A, :rj aotte action de brassage est utile car elle ao061bl9 la diutiilation. Lo zinc pur est aloye facilement ooniena4 et la production de poudre bleue est 1 faible que l'on peut la tenir pour n6G11geuble.
C'est ainsi elu'à l'occasion d'un ess1, lfAl11ae ayant ét6 maintenu à la tompdrature de 101±000 et agité noua pression réduite, la teneur en zino de l'alliage a été abaissée de 1411 àl' à 292,e en doux houroe, le m1tal étant récupéré nous forme maa ivo On donnora oi-uprbe quelques exemples Illus. trant d1l:rQntos façons de mettre an oeuvre en pratique le précède décrit ci-donduso Exemple n I Un oonoentré grillé contenant 70f' de zîno est mélangé avec du charbon pulvérisé, &lomr4 nous forfao de cylindres ayant environ 25 de diamètre puis conousi
EMI13.4
pour donner un granule passant au tamis de 10 Maillée.
A
EMI13.5
out<$ du zinc, le oonoentt6 de minerai contient le* éléments 01-apebe ou leurs oxydes: 1ty, de fort 0&%? de oa4miumt 0|0K" d'oxyde cuivreux, 0|Ô03:' d t a1'8.n1o 0 0O08f" d'e.nt1. moino, 0,01r de plomb, 3, a de soufre, O,4r" d'alumine, 2t4,r' de silice, 2,6' de chaux et 1,6 tf de magnésie et enfin
EMI13.6
13 grammes d'argent par tonne*
<Desc/Clms Page number 14>
85 parties de cuivre mont fondues et maintenues
EMI14.1
au départ z une tempe rature de 1.18O C la température du bain étant progressivement abaissée jusqu'à ...2?C la fin de la réaction, La méln de 1ner1 et de charbon est introduit par parties 63aloul de oin;. minutes en cinq minu- tes, pondant quarante cinq minutes.
On attend ensuite quinze minutes après la dernière introduction* Le bain fondu est
EMI14.2
alors coulé et le lingot obtenu ont rosé ot analysé. On obtient ainui 99 parties d'un laiton contenant 14, If de zino, 0,5''' do soufra, et 0 OÔ2f' d'avant. Aucun cadmium n'ost présent dans le lingot, Au condenseur, on retrouve 1,6 partie de ssind à bzz"' de cadmium, La lingot a été ensuite refondu, sa température
EMI14.3
portée à 1180OCt la pression au-deauua du bain en fusion a été abaiaeio, et le bain a été agite de sorte que le lino s'est évaporé et a été oondenad, On a Ainsi récupéré z. parties de sine, laissant 87 parties d'un laiton à 2,2% de zino.
EMI14.4
exemple il On met en fusion 226 parties de ouivre qui sont maintenues à 1.1800e u moment du début de la réduction, la température s'abaissant pro5xd.varnant jusqu'à 1120 0 à la fin de la réduction. A oe bain en fusion sont ajoutées 92 parties de briquettes d'oxyde de zino et de charbon, cala en trois fois à dix minutes d'intervalles. Le mélange est coulé vingt minutes aprs l'adjonction de la dernière charge. A l'analyse il s'avère que l'on obtient 269 parties
EMI14.5
d'un laiton à 16,0?' de vint et 16 parties d'un 1',Soidu à 60 de zino. 4,4 parties de zino sont récupérées au condenseur.
Au total 75,5*. du zinc se retrouvent dans le laiton, 16.8;-' re&tent nous forma d'oxyde non réduit, et 7e5t' appa*. ralt comme métal pur diBtl1Á..
<Desc/Clms Page number 15>
Le lingot de laiton est refondu et il est chauffé
EMI15.1
à la température de 1.760oQ en atmosphère réductrice et maintenu à oetta température pendant cinq heures. 86% du zinc contenu sont distillés et récupérés sous forme massive alors que le bain résiduel comprend 232 parties d'un laiton
EMI15.2
a, 5;.' de zinc.
Il va de soi que la charge initiale du creuset peut être constitué* par des déchets de laiton et non pas
EMI15.3
par'du cuivre de qualité supérieure. Dans ce cas, on nom- rtieiiotrn par distiller le zino oontenu dans le laiton et une fois qua l'on aura un laiton à 2% on l'utilisera dans la seconde étape du procédé comme milieu de protection pour
EMI15.4
effootuar la réduction initiale.
Il y a doalemant lieu de remarquer qu'au lieu tourner les résidus de minerai de temps à autre pendant la période de réduction, ou aussi'vera la fin de la réaction, et de procéder immédiatement à la distillation du lino. on
EMI15.5
pourrait détacher le creuset 10 z la jonction 22 et dèvere aer le bain en fusion dans un creuset semblable an vue de séparer les résidus de l'alliage. La distillation du zinc
EMI15.6
pourrait alors être aooompliu dans un autre appareil de Ill'M1 genre, utilisé uniquement pour cette distillation* Cet appa- reil pourrait comprendre un très petit condenseur refroidi à l'eau en vue de condenser le zino sous forme massive sans étape de fusion.
Au lieu de condenser en métal massif le zinc
EMI15.7
a'évaporant pendant la seconde étape, il est possible de remplir part la Hument le condenseur avec des copeaux de cuivre de aorte que la vapeur et lea gouttelettes de zino se
EMI15.8
m3.an,ant avec oe métal pour donne? un laiton. La tempéra- ture des copeaux devrait être maintenue en-dessoue du point de fusion du laiton et au¯d3uaus du point do fusion du zinc.
<Desc/Clms Page number 16>
EMI16.1
Une foie que ces copeaux auraient retenu une quantité sur- fisante de zinc, on pourrait les ajouter au bain en fusion à l'occasion de la troisième étape pour récupérer le zinc métallique par distillation.
Au lieu d'abaisser la pression on peut faire évaporer le zinc contenu dans l'alliage en relevant lente-
EMI16.2
ment la température aprs l'étape de réduction, de belle sorte que lie vapeurs de zinc chassant l'oxyde do carbone hora au condennaur par 1' orifice d'échappement 78. L'ori- Z100 d'ochùppemont 78 est alors fermé en actionnant la vanne 80 et l'on éleva la température du bain plus rapidement afin d'avoir une évaporation ininterrompus du zinc.
EMI16.3
La présenta invention n'uat pas limitée otrictee ment aux minerai de z.no, dtaut4eti substances pouvant 8tre traitées et oonvortiElI3 en m3t.. massif par le procède selon l'invention. Çi proo3db peut notamment être utilisé pour trans:fo1lIn'J1' en produit de qualité aup4r:l.oure de la poudre b5,ue, de la poudra de zino, de l'oxyda de lno et don d6ohots de zinc fortimont oxydés.
Au lieu de ohoroher à obtenir u zino pur massif
EMI16.4
en opérant en totalité le procédé d60rit précédemment, on peut arrêter le processus d, la fin de lu seconde étape ot ohroher à tirer parti direotemont du laiton obtenu. Cela peut être particulièrement souhaitable lorsque le matériau à base de zino présent au départ ne comporte essentielle- ment que du zino, de l'oxyde de zino et du cuivre et lorsque l'alliage, constituant le bain initial en fusion, est relativement pur.
EMI16.5
Après plusieurs cycles successif a,des quantités appréciables de métaux préoieux comme l'or et l'argent et des impuretés s'accumuleront dans le cuivre constituant le bain. Il sera par conséquent uouhaitable d'enlever de temps
<Desc/Clms Page number 17>
à autre le cuivre et de le raffiner par lea procédés électro- chimiques afin de récupère!* les métaux précieux* Le cuivre pur peut être alors restitué au creuset de fusion ou bien
EMI17.1
il peut être vendu comme cuivre de haute qualité ot rom. placé dans le creuset de fusion par un laiton de coût relativement bus pour remettra en route le prooeaoue.
In ce qui concerne lea impuretés, il est clair que la teneur en plomb daa minorais dovrait être faible, car le plomb e'ao"' j' oumule a la fois dans le laiton ut dans le produit de dis. tlllation. La teneur en soufre devrait également être fait ble étant donnas la tendance du soufra à se fixer dana le ouivre,
Un aspect essentiel de l'invention réside dans
EMI17.2
l'aptitude de ce procède a être exécute automatiquement.
Une foie qu'une procédure correcte a été définie pour un minerai particulier, il est possible d'opérer colon un cy-
EMI17.3
oie automatique do trois heures au cours duquel le mélange de minerai et de charbon est introduit dans le cuivre en fu-
EMI17.4
alon à Intervalles déterminée,, le plongeur est entraîne . dans son mouvement de va et vient da rotation à de in- tefvallea dealemont ré6btxrn:
a, la. têtipdraturs au ouivift est maintenue constante ou amen ±9 à varier selon un oyolo spécifie, le résidu aat éliminé à intorvalloe déterminé et enfin le zinc est distillé. Une foie que ce cycle est achevé, le cycle suivant peut commencer, lea exigences de main-4'oeuvre restent toujours modestes. Cela permet des
EMI17.5
économies substantielles a la fabrication.
D'autres économies résultant des exigences rela- tivement modestes du procédé quant à l'apport de chaleur
EMI17.6
Uns fois aue le cuivra a oH umend à la température voulue, loa quantités de chaleur additionnelle sont faibles et t:
- correspondent 26ux quantités n6oeus.-.iros pour réduire Itoxyde
<Desc/Clms Page number 18>
de zinc, pour évaporer le zinc, pour compenser les portes de chaleur du bain par rayonnement et pour chauffer la gangue
L'encombrement de 1' appareil selon l'invention est également modoate, eu égard aux quantités importantes de matières qu'il permet de traiter, C'eut ainsi que des fours courants pour opérer la distillation par Iota ont une capacité de 0,06 m3 et peuvent contenir approximativement 50 kg d'un mélange de charbon et de minerai à 70 de minerai contenant 70,
de zinc. Cela signifie que ces fours peuvent contenir environ 400 kg de zinc par m3. Si la. durée d'un cycle -Jans un tel four cet de 24 heures, cela. signifie que la production horaire de zinc est de l'ordre de 16 kg par m3 de four Inversement, avec le procédé selon l'invention, la production horaire de zinc attoint 300 kg par m3 de capacité,
En vue de déterminer j'il était poaaible d'uti- liser d'autres métaux que le cuivre dans le procède selon l'invention et, le cas échéant, quels métaux conviendraient, on a effectue une série d'expériences somblables à l'expé- rionce décritedans l'exemple II,à cela pros que la tempe- rature a été maintenue à 1.180 C pendant la totalité du pro- cessus.
On a utilisé du cuivre, du plomb, de l'était, et de l'aluminium pour oonutituer le bain métallique de réaction et tous les euaaid ont été effcotués dune les mêmes condi- tions. Le tableau ci-après montre les résultats de cette série d'expériences.
<Desc/Clms Page number 19>
TABLEAU I
EMI19.1
Zino'rdoupdré essai A : essai B : essai C essai D
EMI19.2
<tb> (Cu) <SEP> (Pb) <SEP> (Sn) <SEP> (Al)
<tb>
EMI19.3
dans l'alliage 94 3 3tl+ 5 22,4
EMI19.4
<tb> : <SEP> : <SEP> : <SEP>
<tb>
EMI19.5
par distillation 5,,,-:' 23.9? : 16,87' 19 se, : sous,forma d a- : Os4;" . 73 . 7e : 51,65'.
EMI19.6
<tb> xyde <SEP> : <SEP> :
<tb>
EMI19.7
Dana l'essai D, oit l'on a utilisé de lfaluminiumt un pourcentage très appréciable d'aluminium a et'µ trans- formé on oxyde d'aluminium.
EMI19.8
Sur la foi clos résultats oi-deI3s;';.a, on peut conclure que l'usage du cuivre est essentiel dans le procède selon l'invention pour :Ltcbt-3ntion du taux élevt; de oonvsr- sion..A'oxyde de zinc en zino contenu dans l'alliage,, et que le plomb, l'étain et l'aluminium ne sauraient, on pratique, étre utilisés dans le cadre du procédé coLon l'invention.
EMI19.9
M3ma aile prooédij et l'apparail selon l'inven- tion unt ét décrits on 80 référant d, des exemples partiaux livre de réalisation, il va de soi que de nombreuses mvdi:t1- ouations, omialiliol1s et auonotionp peuvent être opérées oas exemplos sans pour autant sortir du cadra do. l'invention* RESUMA 1.
Ce procède métallurgique pour fariner les
EMI19.10
minorais et oxydes do zinc est oaraot4risé en ar que l'on réalise un mélange intime do matériaux à base d'oxyde de
EMI19.11
zinc aveo une quantité de oarbonv, au moins suffinante.pour réduira la totalisé de l'oxyde de zino, oe mêlant étant
EMI19.12
ensuito ohauii6 par irnmoralon totale sous la surface d'un bain liquide cQns4-tu, esoontiollement de cuivre fondu, oe bain liquido éliant ipaintionu indirectement à une température comprise entre l.pOO ot 1.200 C pendant dix minutes 4tu,
=Itln
<Desc/Clms Page number 20>
afin que la carbone puisse réduire l'oxyde do zino en zino métallique et que le zino ainsi obtenu constitue avec le ouivre un laiton ecntenant jusqu'à 16% do zino, ladite ré- action de réduotion et la formation dudit' laiton ayant liou totalement sous la surface dudit bain de cuivre fondu.
2. Le bain do laiton est chauffé à une tempéra- ture comprime entre 1.180 et 1.760 C afin de faire évaporer le zino oontenu dons le laiton, puis da condenser et de récupérer le zino ainsi évaporé.
3. On utilise une enceinte fermée revêtue de carbone afin d'éviter l'oxydation du zino récupéré.
4. La seconde étape de chauffage est effectuée sous une pression inférieure à la pression atmosphérique
5. Le matériau à buse d'oxyde de zino est préparé par le grillage d'un minorai do zino.
6. La bain métallique à la température de 1.000 à 1.200 C est soumis à agitation.
7. Le mélange d'oxyde de zino et de carbone est obtenu en crillant et en agglomérant un minerai contenant du zino afin de convertir essentiellement en oxyde de zino la totalité du zino contenu, on broyant le prodait obtenu en poudre fine, en ajoutant du charbon finement pulvérisé, et en ranulant le mélange de sorte qu'il patine au tarais, de dix à vingt maillas.. '
8.
L'appareil métallurgique pour le raffinage des minerais ot oxydes de zino par le procéda oi-dessus oomprend un oreuoet de fusion pour le cuivre, des organes propres à chauffer lodit creuset en vue de faire fondre le cuivre, un oondensour qui est relié à l'une dos extrémités dudit creuset de fusion et qui communique, avec celui-ci, uno chambre collectrice pour la réception du zino métalli- que qui eut reliée à l'autre extrémité du condenseur susdit '
<Desc/Clms Page number 21>
et'qui est en communication avec lui, des organes pour introduira le mélange de minorai de zinc et de charbon à ' '' l'intérieur dudit condenseur au-dessus du creuset de fusion,
de'telle sorte que ledit mélange tombe dans le bain de ouivre en 'fusion contenu dans ledit creuset de .fusion, des- organes pour immerger ladit mélange, on-dossous de la surface dudit bain de ouivre en fusion, et aussi pour agiter le bain et le mélange ainsi immerge dans le creuset chauffé.
9. Un convoyeur à vis introduit dos quantités dosées du mélange de minerai et de charbon, et des organes permettent de chauffer le creuset à toutes tempéretures comprises ontre environ 900 et 1900 C.
10. Un raooord et une vanne sont en communica- tien avec 1'extrémité du condenseur qui est proche de la chambre collectrice pour le sine métallique, et sont suaoep- tibles d'être reliés à un appareil de production de vide pendant l'opération do distillation du zinc, en vue d'évapo- rer celui-ci au nivoau du creuset et de le récupérer dans la chambre collectrice.
11. Un plongeur est monté à l'intérieur du oondenaeuT ot il peut n'abaisser à l'intérieur du creuset en vue d'immerger le mélange Doua la surfaoe du bain de ouivre en fusion.
12. Lo plongeur comprend un plateau comportant plusieurs orifices pour le passage des gaz.
13. Le plongeur comprend un arbre qui porte le plateau et qui est susceptible 4'effectuer des mouvements de rotation ot de va et vient. '
14. Le plateau du plongeur comporte un certain nombre de dents pour agiter le bain de cuivre en fusion lors- que -le plateau du plonjeur est abaissé dans ledit bain de cuivre et quo l'arbre est entraîné en rotation.
<Desc/Clms Page number 22>
EMI22.1
1$, Un procédé métallurgioud oéur extroire at raffiner 1..inc contenu dans la poudra bl u da zinc et les déchets de tine tai que ai.d88U!' spoU'U-
<Desc / Clms Page number 1>
Process and apparatus for the extraction of zinc From its undercut and oxidized crimp
The present invention relates to improvements in metallurgical methods and apparatus, and in particular to a new and improved pyrometallurgical method and apparatus for the extraction of zinc. from ores, oxides and residues and for the production of copper and zinc alloys *
According to the methods usually in use for the extraction of zinp from minorais of the blende type,
the blende is first concentrated and then roasted in order to convert the cultures into oxides. The zinc is then extracted either by pyrometallurgy or electrochemically. Pyrometallurgical processes are processes either by Iota or by continuous distillation. All
<Desc / Clms Page number 2>
Pyrometallurgical processes, however, rely on the same basic chemical reaction whereby carbon is reacted with oxide (zinc, with the addition of heat, which gives vapors of zinc and gaseous carbon oxide.
Salon le * procedai! Usually, in the batch distillation process, the mixture of roasted minorais and charcoal is poured into a large number of clayey ceramic crucibles which are heated from the outside to determine the chemical reaction * These crucibles are made of a poor conductive material of heat and therefore they are inherently fragile.
Consequently, they are small in size and a large number of such holes are required to treat large tonnages of zinc. One installation is cited where 11,000 crucibles of this type are used simultaneously Each crucible lasts about forty days *, and about a crucible and a third are needed for each tonne of zinc produced The distillation condensers are also made of clayey ceramic and about 159 are broken each day,
The breakage of all these ceramic items was such an important aspect that groin distillation plants find it convenient to have a special section, the pottery, for the sole purpose of making the ceramic equipment items and so never running out of oreusets and condensers
It is clear that the use of such fragile equipment in the conventional batch distillation process makes this process expensive and cumbersome. In addition, due to the poor thermal conductivity of the crucibles,
due to the endothermic nature of the overall reaction and the long time required for this reaction (24 to 48 hours), the fuel consumption is high under these conditions, rather than installing dis-
<Desc / Clms Page number 3>
parentage in the vicinity of consumer markets or ore deposits, the location of this factories is fixed on the basis of the presence of inexpensive fuel resources.
In both pyrometallurgical processes, namely batch distillation or continuous distillation, the condensation of the zinc vapors poses a very serious oxidation problem. Zinc vapors produced. have mixed with at least an equal volume of carbon oxides, still accompanied by carbon dioxide and dust, Carbon dioxide reacts with zine vapor to form very fine particles of zinc dioxide.
This very fine powder of zinc oxide and the other fine dust present constitute germs on which the zinc vapor can condense to give fine droplets of zinc. The surface of this fine droplets is then oxidized by reaction with carbon dioxide which prevents the ooalesoen- oe of the droplets. This seriously affects the yield. In fact, as a result, in normal operation, approximately 2.3% of the zinc is lost in the gaseous effluent, and 20% of the zino actually distilled is found in the form of blue powder, a product essentially consisting of zino chips. oxidized on the surface.
The blue powder must be redistilled to re-cut the pure metal.
The present invention relates to a new process for the extraction of zino from these ores, as well as to an improved distillation apparatus for carrying out this process, said process and said apparatus eliminating, or at least reducing the drawbacks. listed above usual distillation procedures * More specifically, the method and apparatus according to the invention aim to simplify the extraction operations
<Desc / Clms Page number 4>
zino from these ores, to eliminate the use
EMI4.1
fragile o'ram1qUé crucibles,
In order to reduce the specific consumption of fuel and to reduce the importance of the oxidation problems inherent in the usual procedures 49 OOl1danrat1on, the invention has additionally resulted in a unique new process for obtaining copper and zinc alloys from mine: i of zinc.
According to the present invention, the novel process for extracting zino comprises the following steps
1. The zinc oxide concentrate is mixed with fine charcoal powder, the proportions by weight being such that one has one and two times the quantity of charcoal.
EMI4.2
carbon theoretically necessary to reduce the oxide according to the following reaction;
EMI4.3
Zoo + 0 Zn + CO
2. The mixture of zino oxide and charcoal powder is then poured into a molten copper bath or
EMI4.4
of a7..ia "a of copper like brass.
This mixture is submerged under the surface of the molten copper by a suitable device. The molten bath is maintained at a temperature
EMI4.5
included omtru 1.000 and l 200 C for which the reaction proceeds quickly and the copper alloys immediately '
EMI4.6
more reduced zinc. We let the irreducible matrix rise to the aur'taoe and we eliminate it,; 3.
The alloy obtained is then ohau: f.'ké at atmospheric pressure or at a lower pressure, and most of the zinc evaporates under a neutral or reducing atmosphere; it is, condensed and recovered in mena * . The ouivre is then recovered and reused at the second duration of the cycle,
<Desc / Clms Page number 5>
EMI5.1
Other aspect.
and advantage of the invention emerge from the more detailed description oi-aprea, la., which is made with reference to the accompanying drawings which illustrate an embodiment of a colon apparatus.
EMI5.2
the invention being able to be used for the mine implementation thereof, intended in which,
EMI5.3
The tiaure 1 had a vertical sectional view of a zino distillation apparatus according to the invention, certain
EMI5.4
parts being assumed to be broken or being shown schematically for convenience of illustration) X3ure 2 seen and cut along line 2-2 of Figure 1;
Figure 3 is a partial cross-sectional view.
EMI5.5
corresponding to that of figure z, the plunger being raised in position 'olip.6e and the conveyor via pouring the mixture of zinc oxide and carbon into the bath of copper in ion; finally
EMI5.6
Figure 4 is a partial sectional view corresponding to that of Figure 5 and showing the operation of removing gangue or supernatant residue from the surface of molten copper.
If we now refer in detail to the following
EMI5.7
Thus, and more particularly in FIG. 19, it will be noted that the distillation apparatus comprises a melting crucible 10 comprising a metal casing 12, the interior of which is
EMI5.8
lined with a lining of xexuate bricks, lrea 14 of zircons or magnesia or any other similar substance, lined on its internal face by a layer 15 of bricks of silicon carbide or dancing graphite.
The melting crucible 10 is surrounded by a heating device 16 which can be constituted by an induction coil or also by a resistance heating coil, or even by
<Desc / Clms Page number 6>
any other suitable heating device making it possible to melt copper 18 and maintain this copper in the molten state.
EMI6.1
The oyouoot do fusion 10 communicates with 14 upper part 20 of the oondonsour and it is connected to this part
EMI6.2
by a tight seal 22 which prevents the air from entering but which allows toutetfoiu to dismantle the crucible and to separate it from the rest of the apparatus when cala is desired.
The upper part 20 of the condenser comprises a vottioal section 24 and a horizontal section 26. The
EMI6.3
upper part 20 of the coil has an outer steel shell 28 lined internally with a lining of insulating bricks 30, which are in turn lined with a row of graphite bricks 32. The
EMI6.4
horizontal action 26 of the condenser su is in Clornmun1oat1on with the oblique part 34 of the condenser which is directed towards
EMI6.5
the bottom, which * and consists of a casing or cast iron shell 36 coated with 38 year briqueu, Staph1tl 'gives.
The role of the graphite bricks is to reduce any oarbonic gas that might form in the mine by carrying out the prood-
EMI6.6
or any oxycin which could enter the interior of the device due to possible leaks.
The first part 34 of the condonnour is attached to the upper part 20 of the condenser by a flange 40 and f) 1113 ends with a zinc accumulation pot 42 to which it is fixed by another flange 44. The zino collector pot has an interior lining of graphite 46 bricks, and is designed to collect zino in
EMI6.7
metsae in metallic form in 48, as a result of the distillation process.
<Desc / Clms Page number 7>
A screw conveyor 50 is mounted on the vertical section 24 of the upper part 20 of the condenser., And it is in communication with the interior thereof in order to bring the mixture of zinc oxide and carbon into the condenser. the melting crucible 10.
A hopper 52 opens into the conveyor and is designed to deliver measured amounts of the above mixture. Via 54 of conveyor 50 can be engaged inside the upper section 20 of the condenser (or pulled back) by view of admitting at the desired moment the mixture supplied by the hopper 52 inside the apparatus. In the case of figure 1 the via 54 is withdrawn into its duct, while in the case of figure 3 it advances inside the upper part of the condenser and drops the powder mixture 56 to the surface of the bath 18 of molten copper.
A plunger 60 is slidably carried by the top wall of the horizontal section 26 of the condensate, such that said plunger can descend into the vertical section 24, and enter the crucible therein. fusion 10. The plunger 60 comprises a shaft 68 which carries two plates 64 and 66 at its lower part. The upper part of the shaft 62 is connected to appropriate drive members (not shown here) able to raise and lower said shaft 62 as well as to drive it in rotation.
The plates 64 and 66, upper and inner reapeoti- emit, are both provided with a series of holes 68 (see figure 1) which are distributed evenly around the shaft 62. Further, the plate lower plunger 66 port several teeth 70 which are directed downwards and which agitate the molten bath when the plunger plate is lowered and rotated $
<Desc / Clms Page number 8>
A removable pad 72 is placed in the. wall of
EMI8.1
Crucible 10 Immediately above the level of the bath or drunk 18 content. datiu said crucible.
As shown in Figure 4 the plug 72 can be removed when desired in order to unmask an opening 74 allowing aodination to the surface of the molten copper bath 18 from the outside of the chamber. 1 device. After the M41ange of mina. spoke and coal has been added to the bath of molten copper the buffer 72 can be removed and a rake 76 or other
EMI8.2
suitable tool can be introduced through ltcI'11o '74t in the manner shown in figure 4, shim in order to postpone the aoo- nothing and other residues floating on the surface of the bath and to drain them through the opening 74 * at the bottom end of the Lower party of.
condenser> 4 is an exhaust port 78 allows it to extract the incondonoableu gases and to which it was possible to connect an appropriate apparatus for putting us vacuum laying down the distillation process. One way valve
EMI8.3
80 is mounted for the exhaust port 78 and allows the zinc to be distilled off at atmospheric pressure.
As shown in Figure 1, the device
EMI8.4
includes 6 # aloment uilo 82 which acts as a reservoir and allows to aouraulate Large quantities of mixture of ore and coal, and of Ion to pour as and when required in the hopper of feed 52 As well as the shown in figure 2, a certain
EMI8.5
number of burners to ga 86 surround the lower part of the oondenaeur 34 and it * allows to heat * it and to maintain its temperature between the point 4a melting and the point of boiling of the groin.
znoutret the lower part of the condenser can also include one -or more diapo-e 34 with water sprinkler in order to increase the temperature
<Desc / Clms Page number 9>
EMI9.1
do the outer envelope do rise z values for which said envelope aéait menao6e.
After the usual steps of roasting and agglomeration the minorai is softened to pass the whole fentont (At 200 cent sieve: 0.1110. And it is mixed with the resident gold granulation charcoal with low 0und * 08 , in aoufra t in volatile matter * The whole #et Blot '1617, ùromont Jlo6rQ, in order to give pale seeds aproxit1vûm3n danu aga tiunis do 10 to 20 mesh ..
It, eet u8 ::; i 110duible ci'o.bl; lo'OOffU 'the milanfio then of the oonoMaer uìn to obtain ar, proxil11At1vomont the granulation marl; z know entered 10 and 20 meshes, The have then d4ver "fi 'in the silo of emrnttgaoina ± 0 62 one sees to feed the hopper 52 and the oonvoyaur to via 50 from which it can dtte admitted to destination of the crucible.
In the second stage of the pr00083UfJ, the zino oxyda have reduced to tino and this one has ifn <! Dj.mtefMnt involved in an alloy, 00 which ab: 1.is.IQ the 1) 1't'J U 010n of zino vapor in a hovel such that the pluo 11'.J.ndfJ part is retained in the alloy * Plua IIJ.l40111q, 'I]' 1W 1t Q (Jt, h IJ1,), [N tilm- icomplît ooame follows <we prepared a copper bath in tuuion, ooiwne indicated in 18 out the fiuro 1, and the shaft 62 of the plunger is raised in order to bring the platoals 64 ot 66 of the plunger well above the urtace of the copper bath ot auaai above ni. veal of the oonvoyclul 'at via 50.
The screw conveyor is then pushed back inside the enclosure 1) 1; the screw 52 rotates so as to 45 even a predetermined quantity of mixture of ore and coal in the fuoion bath, this in the way shown in figure 3o The via conveyor is then brought back ori back and the shaft 62 of the plunger is so that the trays 64 and 66 submerge the mixture of mincirai and charcoal knot the '1, \ 1 "1: 0.00 of the bath of
<Desc / Clms Page number 10>
EMI10.1
molten copper, The plunger is rotated at tempo in order to promote the mixture, to promote the agglomeration of the powders, and to release the carbon monoxide supplied for the redoction of the oxidation do zino with the carbon of the carbon. . Lea Laz escape on the edge of trays 64 and 66 as well as through orifices a 68 pl'nt1qu1 "," in the said trays.
They have been extracted by the orilloe from uClttt1e the par-
EMI10.2
putting them forwards? to the steam power plant
EMI10.3
or 1 * roasting installation and 4 'ugftorn6: uHc) n oh oee ga will be able to (tra utiliedo as auxiliary fuel * Most of the tino lbbred by the reaction would have unnecessarily been absorbed into the bath of molten drunk to form! 'a brass and this zinc is fixed4 we this form tinq dortujne part of the zinc have volatilized and ne de ge noua, vapor form has de tlno for DI) condense in zino metal11qurJ in oondeneel.i.1'II 26 and 34 ut 5tr fina- 1;
3 = nt collected from an oolleotor 42. the reaction t3entionn <! O 01-deniuc is band on the fact that at 1.000 0 and at-doinu3 the carbon reacts Y & pi4 * even admitting the oxide 4w 1100 po4r to give zinc and do the oxide
EMI10.4
of carbon, while at temperatures of up to 1.20000
EMI10.5
the vapor pressure of the zinc in a 15th grade brass is relatively low. Ctuot as well as a brass at 1 'of heated zinc 4 1200 0 and stirred will allow only 1 & 49 to escape and zinc content in one hour, which will make it a brass at 12.7f de zino, at a timri6rature of 1.750 OCt it takes more than five hours of ohawifage with the atmospheric prenalon to lower the zinc content of the brass to 2. As the zinc content of the brass increases,
EMI10.6
the vapor pressure of the zino obviously increases.
This is
EMI10.7
as well as a brass te de zino heated for one day 1 hour without stirring, at a temperature of 1.100 C, will leave> #
<Desc / Clms Page number 11>
escape 29. of its zinc.
In the process according to the invention, the bath of molten copper is therefore maintained at a temperature above 1000 ° C. and below 1.200 ° C. Under these conditions, the zino oxide and the carbon will react rapidly, giving zino which will form an alloy with the copper, and most of the zinc will be fixed in the alloy due to its low vapor pressure at the temperatures used.
As a specific example of implementation of the process according to the invention, a mixture of zino ore and coal is immersed in a bath of molten copper which is at a temperature of 1.180 C at the start of the o - operation and the temperature of which drops to a value of 1.120 C at the end of the reaction period.
Constant mixing quantities are introduced every five minutes for a period of forty five minutes and a waiting time of fifteen minutes is Interposed after the last charge. It turns out that under these conditions 85 zinc is found in a brass at 14.12 zinc, 5% of the zino introduced remains in oxidized form in the residue, and only 10% of the zino is collected in distilled form.
Conversely, when efforts are made to obtain alloys containing a quantity of zinc considerably greater than 15%, a greater part of the zinc is distilled and the reaction time is increased. Thus, if a larger quantity of the mixture of ore and coal can be added to the bath of molten copper maintained at the starting temperature of 1'180 C, the reduction operation lasts 65 minutes. , after which the mixture is drained. In this way we obtain an alloy at 18.4 of
<Desc / Clms Page number 12>
zinc which contains 54.2% of the zino introduced, while 20% of the zino goes into distillation and 25% remains in the oxide form.
In the third step of the process according to the invention, the zino is distilled from the alloy and recovered in ingot. As has been pointed out above, one of the most difficult problems with zinc condensation results from the interactions between zino vapors, carbon monoxide and carbon dioxide.
When zinc droplets condense, carbon dioxide tends to oxidize surfaces so that normal. mont 20% of the zino is found in the form of blue powder which must be taken up in the cycle Even if we neglect the oxidation by carbon dioxide, the condensation from dilution gas always presents some difficulty, so a t - showers or bubbling baths in liquid metal are proposed to condense the vapors, with additional showers to clean the vapors that have crossed the first doubts. Such expedients reduce the difficulty without eliminating the initial causes and represent a complication and an additional expense,
In the method according to the invention,
it is pure zino which is evaporated, all the diluting and oxidizing gases being removed, which has the effect of reducing the production of blue powder to a very low value and allowing a process and a condensation apparatus which are both simple and economical. According to this process, after aohonnement of the reduction step, the plungers 64 and 66 are raised above the level of the screw conveyor 50 and the ore residue floating on the surface of the. molten copper are skimmed off and removed through opening 74, as shown in Figure 4.
A vacuum pump
<Desc / Clms Page number 13>
EMI13.1
Wt then Íaoao14e to Ilotitioa dtiohappownt 76 and the tom posture of the molten copper is raised up to the value of 1 * 18000 in order to distill the zinc shells the weak
EMI13.2
pressure provided by the vacuum pump. In this% conditions,
EMI13.3
there is constant vaporluatien of zinc z the surface of the bath.
The plates of the diver 64 ot 66 uont entrained in rotation and in reciprocating movement during the whole duration of the operation in order to keep constant the temperature and the oompoultlon you bath laying the diotillations Although not esalnt 1el1A,: rj Its very stirring action is useful as it ao061bl9 dilution. Pure zinc is easily aloymed and the production of blue powder is low enough to be regarded as negligible.
This is how elu'on the occasion of an ess1, lfAl11ae having been maintained at the temperature of 101 ± 000 and stirred under reduced pressure, the zino content of the alloy was lowered from 1411 to 1 'to 292, e in sweet houroe, the metal being recovered forms us maa ivo. We give a few examples Illus. Trant d1l: rQntos ways of implementing in practice the above described above Example n I A roasted oonoentré containing 70% of zîno is mixed with pulverized charcoal, & lomr4 we forfao cylinders having about 25 of diameter then conousi
EMI13.4
to give a granule passing through a 10 mesh sieve.
AT
EMI13.5
out <$ of zinc, the ore oonoentt6 contains the * elements 01-apebe or their oxides: 1ty, of strong 0 &%? of oa4miumt 0 | 0K "of cuprous oxide, 0 | O03: 'd t a1'8.n1o 0 0O08f" of e.nt1. moino, 0.01r of lead, 3, a of sulfur, O, 4r "of alumina, 2t4, r 'of silica, 2.6' of lime and 1.6 tf of magnesia and finally
EMI13.6
13 grams of silver per tonne *
<Desc / Clms Page number 14>
85 parts of mounted copper melted and maintained
EMI14.1
initially z a temperature of 1.18O C the temperature of the bath being gradually lowered to ... 2? C the end of the reaction, the mixture of 1ner1 and charcoal is introduced in portions 63aloul de oin ;. minutes in five minutes, laying forty five minutes.
We then wait fifteen minutes after the last introduction * The molten bath is
EMI14.2
then poured and the obtained ingot were pink ot analyzed. We thus obtain 99 parts of a brass containing 14, yew of zino, 0.5 '' 'do soufra, and 0 O2f' before. No cadmium is present in the ingot, In the condenser, there are 1.6 parts of ssind to bzz "'of cadmium, The ingot was then remelted, its temperature
EMI14.3
raised to 1180OCt the water pressure of the molten bath was abaiaeio, and the bath was stirred so that the lino evaporated and was oondenad, Thus was recovered z. parts of sine, leaving 87 parts of a 2.2% zino brass.
EMI14.4
Example II 226 parts of drunk are melted which are maintained at 1.1800 ° u at the time of the start of the reduction, the temperature dropping pro5xd.varnant to 1120 ° at the end of the reduction. To this molten bath are added 92 parts of briquettes of zino oxide and charcoal, set in three batches at ten minute intervals. The mixture is poured twenty minutes after the addition of the last charge. On analysis it turns out that we get 269 parts
EMI14.5
of a brass at 16.0? ' de came and 16 parts of a 1 ', Soidu to 60 de zino. 4.4 parts of zino are recovered in the condenser.
In total 75.5 *. zinc are found in brass, 16.8; - 're & tent us unreduced oxide, and 7e5t' appa *. ralt as a pure metal diBtl1Á ..
<Desc / Clms Page number 15>
The brass ingot is remelted and it is heated
EMI15.1
at a temperature of 1,760oQ in a reducing atmosphere and maintained at oetta temperature for five hours. 86% of the zinc content is distilled and recovered in massive form while the residual bath comprises 232 parts of a brass
EMI15.2
at 5;.' zinc.
It goes without saying that the initial charge of the crucible may be constituted * by waste brass and not
EMI15.3
from top quality copper. In this case, one nom- rtieiiotrn by distilling the zino o contained in the brass and once we have a 2% brass it will be used in the second step of the process as a protective medium for
EMI15.4
effootuar the initial reduction.
It should be noted that instead of turning the ore residues from time to time during the reduction period, or also at the end of the reaction, and to proceed immediately to the distillation of the lino. we
EMI15.5
could detach crucible 10 from junction 22 and drain the molten bath into a similar crucible to separate the residue from the alloy. Zinc distillation
EMI15.6
could then be aooompliu in another apparatus of Ill'M1 kind, used only for this distillation * This apparatus could comprise a very small condenser cooled with water in order to condense the zino in massive form without a melting step.
Instead of condensing zinc into solid metal
EMI15.7
evaporating during the second stage, it is possible to fill the condenser from the humus with copper shavings so that the vapor and the droplets of zino
EMI15.8
m3.year, ant with oe metal for gives? a brass. The temperature of the chips should be kept below the melting point of brass and below the melting point of zinc.
<Desc / Clms Page number 16>
EMI16.1
Once these shavings have retained a sufficient quantity of zinc, they could be added to the molten bath on the occasion of the third stage to recover the metallic zinc by distillation.
Instead of lowering the pressure, the zinc contained in the alloy can be evaporated by slowly raising
EMI16.2
the temperature after the reduction step, so that the zinc vapors which drive the carbon monoxide hora to the condenaur through the exhaust port 78. The ori-Z100 of ocupemont 78 is then closed by actuating valve 80 and the temperature of the bath was raised more quickly in order to have uninterrupted evaporation of the zinc.
EMI16.3
The present invention is not limited otrictee ment to z.no ore, dtaut4eti substances which can be treated and oonvortiElI3 in m3t .. massive by the process according to the invention. This proo3db can in particular be used for trans: fo1lIn'J1 'in product of quality aup4r: l.oure of powder b5, ue, of zino powder, of lno oxyda and don d6ohots of zinc fortimont oxidized.
Instead of ohoroher to get a massive pure zino
EMI16.4
by fully operating the process d60rit previously, it is possible to stop the process at the end of the second step ot ohroher to take advantage of the brass obtained. This may be particularly desirable when the zino material present at the start consists essentially of only zino, zino oxide and copper and when the alloy constituting the initial molten bath is relatively pure.
EMI16.5
After several successive cycles, appreciable amounts of precious metals such as gold and silver and impurities will accumulate in the copper constituting the bath. It will therefore be desirable to take some time off
<Desc / Clms Page number 17>
to other copper and to refine it by the electrochemical processes in order to recover! * the precious metals * The pure copper can then be returned to the melting crucible or else
EMI17.1
it can be sold as high quality copper ot rom. placed in the melting crucible by a relatively low cost brass to restart the prooeaoue.
With regard to the impurities, it is clear that the lead content in the minorais should be low, since the oo "lead is fed both in the brass and in the distillate. sulfur should also be made ble given the tendency of sulfur to bind to drunk,
An essential aspect of the invention lies in
EMI17.2
the ability of this process to be performed automatically.
A liver that a correct procedure has been defined for a particular mineral, it is possible to operate colon a cy-
EMI17.3
three-hour automatic goose during which the mixture of ore and coal is introduced into the copper in fu-
EMI17.4
alon at Fixed intervals, the diver is trained. in its back and forth movement of rotation in the inter- valea dealemont re6btxrn:
to the. têtipdraturs au ouivift is kept constant or brought ± 9 to vary according to a specified oyolo, the residue aat eliminated intorvalloe determined and finally the zinc is distilled. Once this cycle is completed, the next cycle can begin, the labor requirements are still modest. This allows
EMI17.5
substantial savings in manufacturing.
Further savings resulting from the relatively modest process requirements for heat input
EMI17.6
Once the copper has warmed up to the desired temperature, the amounts of additional heat are small and t:
- correspond 26ux quantities n6oeus .-. iros to reduce the oxide
<Desc / Clms Page number 18>
of zinc, to evaporate the zinc, to compensate for the heat doors of the bath by radiation and to heat the gangue
The size of the apparatus according to the invention is also modoate, having regard to the large quantities of materials which it makes it possible to treat, it as well as current furnaces for operating the Iota distillation have a capacity of 0.06 m3 and may contain approximately 50 kg of a mixture of coal and ore to 70 ore containing 70,
zinc. This means that these furnaces can contain around 400 kg of zinc per m3. If the. duration of a cycle - In such an oven this 24 hours, that. means that the hourly production of zinc is of the order of 16 kg per m3 of furnace Conversely, with the process according to the invention, the hourly production of zinc reaches 300 kg per m3 of capacity,
In order to determine whether it was possible to use metals other than copper in the process according to the invention and, if so, which metals would be suitable, a series of somble experiments was carried out at the This experiment is described in Example II, except that the temperature was maintained at 1180 ° C during the entire process.
Copper, lead, acid, and aluminum were used to provide the metal reaction bath and all of the water was carried out under the same conditions. The table below shows the results of this series of experiments.
<Desc / Clms Page number 19>
TABLE I
EMI19.1
Zino'rdoupdré test A: test B: test C test D
EMI19.2
<tb> (Cu) <SEP> (Pb) <SEP> (Sn) <SEP> (Al)
<tb>
EMI19.3
in alloy 94 3 3tl + 5 22.4
EMI19.4
<tb>: <SEP>: <SEP>: <SEP>
<tb>
EMI19.5
by distillation 5 ,,, -: '23.9? : 16.87 '19 sc,: under, forma d a-: Os4; ". 73. 7th: 51.65'.
EMI19.6
<tb> xyde <SEP>: <SEP>:
<tb>
EMI19.7
In Test D, where aluminum was used and a very appreciable percentage of aluminum was transformed into aluminum oxide.
EMI19.8
On the basis of closed results oi-deI3s; ';. a, it can be concluded that the use of copper is essential in the process according to the invention for: Ltcbt-3ntion of the high rate; of oonvsr- sion..A'oxide zinc zino contained in the alloy ,, and that lead, tin and aluminum can not, it is practical, be used within the framework of the process according to the invention.
EMI19.9
M3ma prooédij wing and the apparatus according to the invention have been described on 80 referring to partial examples book of realization, it goes without saying that many mvdi: t1- ouations, omialiliol1s and auonotionp can be operated oas exemplos without for as much to leave the cadra do. the invention * RESUMA 1.
This metallurgical process for flouring
EMI19.10
minorais and zinc oxides is developed by creating an intimate mixture of materials based on zinc oxide.
EMI19.11
zinc with a quantity of oarbonv, at least sufficient. to reduce the totalized of the oxide of zino, oe mixing being
EMI19.12
ensuito ohauii6 by total immoralon under the surface of a liquid bath cQns4-tu, esoontiollement of molten copper, oe liquido bath eliant ipaintionu indirectly at a temperature between l.pOO ot 1.200 C for ten minutes 4tu,
= Itln
<Desc / Clms Page number 20>
so that the carbon can reduce the zino oxide to metallic zino and that the zino thus obtained constitutes with the drunk a brass containing up to 16% of zino, said reduction reaction and the formation of said brass having completely lost or below the surface of said molten copper bath.
2. The brass bath is heated to a compressed temperature between 1.180 and 1.760 C in order to evaporate the zino or contained in the brass, then to condense and recover the zino thus evaporated.
3. A closed enclosure coated with carbon is used to prevent oxidation of the recovered zino.
4. The second heating stage is carried out under a pressure lower than atmospheric pressure.
5. Zino oxide nozzle material is prepared by roasting a minorai do zino.
6. The metal bath at a temperature of 1000 to 1200 C is stirred.
7. The mixture of zino oxide and carbon is obtained by creaking and agglomerating an ore containing zino in order to essentially convert all of the contained zino into zino oxide, the product obtained is crushed into a fine powder, by adding finely pulverized charcoal, and by running the mixture so that it skates with tarais, from ten to twenty mallas .. '
8.
The metallurgical apparatus for the refining of ores ot oxides of zino by the above process includes a melting hole for copper, organs suitable for heating the crucible with a view to melting the copper, an oondensour which is connected to the 'a back ends of said melting crucible and which communicates with it, a collecting chamber for the reception of the metallic zino which was connected to the other end of the aforesaid condenser'
<Desc / Clms Page number 21>
and 'which is in communication with it, means for introducing the mixture of zinc minorai and carbon into' '' said condenser above the melting crucible,
so that said mixture falls into the bath of molten drunk contained in said melting crucible, means for immersing said mixture, on the surface of said bath of molten drunk, and also for agitating the said mixture. bath and the mixture thus immersed in the heated crucible.
9. A screw conveyor introduces dosed quantities of the mixture of ore and coal, and devices allow the crucible to be heated at all temperatures including around 900 and 1900 C.
10. A port and valve are in communication with the end of the condenser which is near the collecting chamber for the metal sine, and are capable of being connected to a vacuum generating apparatus during operation. distillation of the zinc, with a view to evaporating the latter at the crucible level and recovering it in the collecting chamber.
11. A plunger is mounted inside the condenser or lower inside the crucible to immerse the mixture on the surface of the molten water bath.
12. Lo plunger comprises a plate comprising several orifices for the passage of gases.
13. The plunger comprises a shaft which carries the plate and which is capable of carrying out rotational movements ot back and forth. '
14. The plunger plate has a number of teeth for agitating the molten copper bath when the plunger plate is lowered into said copper bath and the shaft is rotated.
<Desc / Clms Page number 22>
EMI22.1
1 $, A metallurgical process where extroire was refined 1..inc contained in the powder bl u da zinc and the waste of tine tai que ai.d88U! ' spoU'U-