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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
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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-
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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
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du zino à partir de ces minerais,à éliminer l'utilisai ion
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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
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carbone théoriquement n60essaire pour réduire l'oxyde selon la réaction suivante;
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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
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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
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comprise omtru 1.000 et l 200 C pour laquelle la réaction se déroule rapidement et le cuivre s'allie immédiatement '
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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,
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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
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l'invention pouvant etro avanteeousonient utilisé pour la mine en oeuvre de celle-ci, destina dans lesquels,
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La tiaure 1 eut une vue en coupe verticale d'un appareil de distillation du zino selon l'invention, certai-
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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-
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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
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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-
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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
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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
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tout autre dispositif de chauffage approprié permettant de faire fondre du cuivra 18 et de maintenir ce cuivre à l'état fondu.
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Le oyouoot do fusion 10 communique avec 14 partie supérieure 20 du oondonsour et il est relie à cotte partie
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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
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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
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action horizontale 26 du condenseur su est en Clornmun1oat1on avec la partie oblique 34 du condenseur qui ost dirigée vers
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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-
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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
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metsae sous forme métallique en 48, à la suite du processus de distillation.
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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$intérieur de la section supérieure 20 du oondenseur (ou retirée en arrière) en vue d'admet- tre à l'instant voulu le mélange fourni par la trémie 52 à l'intérieur de l'appareil. Dans le cas de la figure 1, la via 54 est retirée dans son conduit, alors que dans le cas de la figure 3 elle s'avance à l'intérieur de la etc- tion supérieure du condenseur et laisse tomber le mélange pulvérulent 56 à la surface du bain 18 de cuivre en fusion.
Un plongeur 60 est porté de façon coulissante par la paroi supérieure de la section horizontale 26 du condenssur, de telle morte que ledit plongeur puions s'abais- ser à l'intérieur de la section verticale 24, et Puions y pénétrer dans le creuset de fusion 10. Le plongeur 60 com- prend un arbre 68 qui porte deux plateaux 64 et 66 à sa partie inférieure. La partie supérieure de l'arbre 62 est reliée à des organes d'entrainement appropriée (non montrés ici) aptes à lever et à abaisser ledit arbre 62 ainsi qu'à l'entraîner en rotation.
Les plateaux 64 et 66, reapeoti- voment supérieur et intérieur, sont toss les deux munis d'une série d'orifices 68 (voir la figure 1) qui sont ré- partis uniformément autour de l'arbre 62. En outre, le plateau plongeur inférieur 66 porto plusieurs dents 70 qui sont dirigées vers le bas et qui agitent le bain en fusion lorsque l'on abaisse le plateau plongeur et qu'on le fait tourner$
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Un tampon amovible 72 est plaça dans la. paroi du
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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-
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mettant de les expédie? vers la centrale thermique à vapeur
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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
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de carbone, alors qu'aux températures allant jusqu'à 1.20000
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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,
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la pression de vapeur du zino augmente évidemment.
C'est
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ainsi qu'un laiton te de zino chauffe pendant une Jorn1- heure sana agiter, à la température de 1. 100 C , laissera >#
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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
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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
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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
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pression assurés par lu pompe à vide. Dans ce% conditions,
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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
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pour donner un granule passant au tamis de 10 Maillée.
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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
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13 grammes d'argent par tonne*
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85 parties de cuivre mont fondues et maintenues
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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
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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
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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.
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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
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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..
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Le lingot de laiton est refondu et il est chauffé
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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.
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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-
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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.
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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
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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.
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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
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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
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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
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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-
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oie automatique do trois heures au cours duquel le mélange de minerai et de charbon est introduit dans le cuivre en fu-
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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
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économies substantielles a la fabrication.
D'autres économies résultant des exigences rela- tivement modestes du procédé quant à l'apport de chaleur
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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
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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.
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TABLEAU I
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Zino'rdoupdré essai A : essai B : essai C essai D
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<tb> (Cu) <SEP> (Pb) <SEP> (Sn) <SEP> (Al)
<tb>
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dans l'alliage 94 3 3tl+ 5 22,4
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<tb> : <SEP> : <SEP> : <SEP>
<tb>
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par distillation 5,,,-:' 23.9? : 16,87' 19 se, : sous,forma d a- : Os4;" . 73 . 7e : 51,65'.
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<tb> xyde <SEP> : <SEP> :
<tb>
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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.
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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.
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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
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minorais et oxydes do zinc est oaraot4risé en ar que l'on réalise un mélange intime do matériaux à base d'oxyde de
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zinc aveo une quantité de oarbonv, au moins suffinante.pour réduira la totalisé de l'oxyde de zino, oe mêlant étant
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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
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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 '
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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.
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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-