"Fondant amélioré pour le procédé
de refonte à la scorie électrique
et son procédé de fabrication" La présente invention se rapporte à un fondant amélioré, appelé aussi soorie dans oe qui suit, pour le procédé de refonte à la scorie électrique (ESU), de même qu'à un procédé- pour le fabriquer. A l'aide du procédé conforme à l'invention on parvient à fabriquer un fondant avec lequel peuvent être pratiquement exclus les constituants indésirables perturbant le procédé ESU.
Le procédé ESU est un procédé de raffinage secondaire pour métaux. Comme électrodes on utilise des matériaux coulés ou forgés. Le bain de scorie, qui se trouve dans une coquille refroidie à l'eau, est chauffé par résistance par le courant électrique qui passe entre l'électrode auto-consumante et le cristallisoir. Si la température du bain de scorie fondu fluide dépasse le point de fusion du métal, alors celui-ci goutte de la pointe de l'électrode, traverse le fondant, est ainsi raffiné, se rassemble dans un bassin de métal sur la plaque de base, qui se solidifie à l'état rectifié. Le lingot qui se forme fonctionne alors comme contre-électrode. L'électrode qui goutte en fondant est abaissée à l'aide d'un dispositif en fonction de la vitesse de fonte.
Comme base pour une scorie électrique on préfère le
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d'autres halogénures alcalins.
Les procédés ESU sont décrits par exemple dans le brevet américain n[deg.]3.067.473, N[deg.]2.868.681 et N[deg.]3.551.137, ainsi que dans Duckworth et Hoyle, Electroslag Refining, Richard Clay
(The Chancer Press) Ltd., B ungay, Suffolk, 1969.
Jusqu'ici on connaissait deux genres différents de scories. En général elles contiennent - à l'état libre ou combiné - de l'oxyde d'aluminium, un fluorure, un oxyde alcalinoterreux et aussi de plus petites quantités d'autres constituants.
Une scorie relativement facile à obtenir consiste en un simple mélange des constituants ou minéraux correspondants qui fondent dans l'appareil ESU ou sont fondus dans une unité de four reliée à l'appareil ESU. A cause de la température de fusion très différente des constituants individuels de ce mélange, il ne faut pas s'attendre ici à une masse fondue uniforme. Ceci influe naturellement sur les propriétés du métal à raffiner vu que ceci conduit à une mauvaise distribution de la chaleur et à une conductibilité électrique non uniforme. De plus ces fondants contiennent généralement des proportions considérables d'oxyde d'alcalino-terreux libre, par exemple de CaO, ce qui rend ces scories nettement hygroscopiques. Ceci conduit à une fragilisation par l'hydrogène dans le métal.
En raison de leur caractère finement grenu ces scories ont aussi une forte tendance à tomber en poussière et sont donc d'une manipulation relativement mauvaise.
On obtient un fondant ESU amélioré, préparé par un procédé plus coûteux, lorsqu'on fond d'avance par l'électricité les constituants du mélange, par exemple à une température d'environ 1350[deg.]C dans un creuset de graphite par chauffage par induction ou à l'arc. Un tel produit est réellement bien meilleur que celui obtenu par simple mélange. Mais ce fondant présente l'inconvénient qu'à la fusion il se produit fréquemment une perte de fluor, ce qui de nouveau peut conduire à la formation d'oxyde alcalino-terreux libre, en particulier en présence d'impuretés silicatées. De plus, dans ce procédé, par le matériau du creuset, par exemple du graphite, des impuretés qui en général sont indésirables, en particulier par exemple lorsqu'on désire une très basse teneur en carbone du métal, peuvent être entrainées.
C'est pourquoi l'objet de la présente invention est de préparer une scorie ESU qui ne présente pas de CaO libre ou seulement des quantités très faibles, qui ne présente pas une teneur désavantageuse en carbone, qui possède une caractéristique de fusion uniforme, que l'on peut fabriquer économiquement et que l'on peut manipuler sans formation de poussière.
La présente invention a dès lors pour objet, en plus
de la scorie elle-même, un procédé de fabrication d'une scorie convenant pour les procédés de refonte à la scorie électrique
(procédés ESU), à base d'oxyde d'aluminium, de fluorures et d'oxydes de métaux alcalino-terreux, qui se caractérise en ce qu'on soumet le mélange homogène contenant les composés d'aluminium, les fluorures et les oxydes ou carbonates de métaux alcalino-terreux à des températures entre environ 1040 et 1320[deg.]G, inférieures toutefois à la température de fusion du mélange correspondant, à une réaction entre corps solides jusqu'à formation d'une scorie dont l'intervalle de température de fusion est inférieur à 110[deg.]C, de préférence inférieur à 85[deg.]C, et dont la teneur
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Pour le procédé conforme à l'invention le mélange homogène de matières premières (mélange composite) est employé de préférence sous la forme de granulat. Les granulats obtenus dans la réaction de frittage montrent après le chauffage essentiellement la même composition que les matières brutes mises en jeu,
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mises en liberté dans le traitement thermique.
Les fondants que l'on obtient par le procédé conforme à l'invention présentent un caractère de fusion étonnamment uniforme, à savoir que tous les granulats ont un intervalle de fusion très étroit. Cet intervalle de fusion dans un tel matériau,
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valle de fusion qui est inférieur à environ 55[deg.]C, voire même de moins de 45[deg.]C. A une température de fusion supérieure à 1370[deg.]C, cet intervalle est généralement inférieur à 110[deg.]C et de préférence inférieur à 85[deg.]C.
Comme matière première pour le procédé conforme à l'invention servent les oxydes d'aluminium, de préférence les oxydes d'aluminium calcinés, le fluorure d'aluminium, le fluorure de calcium, le fluorure de magnésium, le fluorure de baryum, le fluorure de strontium ainsi que d'une manière absolument générale les fluorures qui sont stables aux températures supérieures à
480-500[deg.]C. On peut en outre employer des oxydes et carbonates de calcium, baryum, magnésium, strontium ainsi que de la dolomie brute ou calcinée.
De plus on peut mettre en jeu aussi des oxydes de zir-
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tiennent du vanadium, du chrome, du manganèse, du fer, du cobalt, du nickel ou du cuivre sont à éviter parce que ces éléments se comportent comme des vecteurs d'oxygène dans le procédé ESU. De préférence les constituants silicatés ne pourront pas être pré-
<EMI ID=6.1> ronce à plus de 0,75%, sous une forme libre ou combinée; de plus le soufre et le carbone ne seront pas contenus à raison de plus de 0,05 et de 0,01%, de préférence de 0,01% ou en traces. La matière composite autant que possible devra être exempte de plomb, phosphore, zinc et autres éléments qui sont indésirables dans
le procédé ESU.
Les mélanges composites pour le procédé conforme à l'invention devront donc contenir de préférence des matières premières qui ne présentent pas des quantités notables de composés de métaux alcalins, d'impuretés silicatées, de phosphore, de plomb ou autres constituants métallurgiquement préjudiciables.
En tant que matière composite préférée (comme composant CaO) on utilise la pierre à chaux (CaC03). Cette matière est meilleure que le CaO employé ordinairement parce que, dans le procédé conforme à l'invention, elle peut réagir plus rapidement et plus complètement.
Tous les constituants du mélange composite doivent être suffisamment fins pour qu'il ne reste pas de résidu sur un tamis de 100 mesh (Tyler-Standard), de préférence sur un tamis de 200 mosh. Le mélangeage des matières du mélange composite peut se faire dans tout appareil mélangeur quelconque.
Les matières du mélange composite - dans une forme de réalisation préférée - sont granulées (pelletisées) avant le* chauffage pour obtenir des agglomérats qui présentent un diamètre d'environ 0,05 à 1,5 cm (dans leur extension la plus grande), pour que, après le frittage, un stade de broyage fastidieux ne soit plus nécessaire et qu'ainsi l'attrition indésirable puisse être maintenue aussi petite que possible. De plus on peut ainsi aisément régler la dimension de particule en fonction de l'appareil d'alimentation présent pour l'installation ESU et exécuter avec simplicité l'entreposage et le transport de la matière sans de grandes pertes.
La granulation peut se faire par toutes les méthodes connues. De préférence on peut employer des plateaux de granulation ou des mélangeurs dits en V avec un dispositif approprié pour l'addition d'eau. En plus de l'eau on peut employer généralement aussi des liants volatils ou éliminables par chauffage, comme par exemple de la carboxyméthyl-cellulose, de la gomme,
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préférence sans pression ou seulement sous faible pression; cependant, en cas de nécessité, la pelletisation peut aussi se faire sous pression.
Les températures et durées de frittage à employer pour le procédé conforme à l'invention dépendent essentiellement de la composition désirée.
La réaction de frittage de la matière composite est
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sur un laps de temps d'environ 30 minutes à 5 heures. La température et la durée à établir dans un cas particulier sont à choisir en sorte d'éviter la formation d'une phase liquide. De préférence la température se situe entre 1100 et 1200[deg.]C et la durée de frittage est d'environ 2 à 4 heures. Toutefois on veillera à chauffer le mélange suffisamment longtemps et suffisamment haut pour assurer une réaction complète des composants. D'un autre côté on doit éviter la formation d'une masse fondue. Le temps de séjour ou temps de frittage est à établir en outre aussi en fonction du four employé. Dans un four rotatif par exemple le temps est généralement un peu plus court que dans un four tunnel.
A l'aide des exemples qui suivent on se propose d'illustrer de manière encore plus détaillée le procédé conforme à l'invention.
Exemple 1
On mélange pendant 35 minutes dans un mélangeur en V
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broyage inférieure à 100 mesh), 15 parties en poids d'alumine calcinée (99,5% de A1203, finesse de broyage inférieure à 325 mesh), 27,5 parties en poids de craie (99,7% de CaC03, finesse de broyage inférieure à 200 mesh) et 1 partie en poids de carboxyméthyl-cellulose. On granule ensuite le mélange résultant dans un mélangeur en V avec addition de 21 parties en poids d'eau. Les granulats, qui présentent un diamètre entre environ 0,15 et 1,3 cm, sont alors introduits dans des récipients d'argile réfractaire et ils sont frittés dans un four tunnel à 1204[deg.]C pendant environ 3 heures.
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Exemple 2
On mélange 15 parties en poids de spath fluor, par-
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et 1 partie en poids de carboxyméthyl-cellulose de la manière décrite à l'exemple 1 et on soumet le mélange à une réaction de
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fusion compris entre 1427 et 1510[deg.]C et il est très fluide en masse fondue. Il convient remarquablement cosse fondant dans un test ESU.
Exemple 3
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est inférieure à 1,5%.
Exemple 4
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terreux à une température entre environ 1040 et 1310[deg.]C, maie toutefois au-dessous da la température do fusion du mélange composite, jusqu'à obtention d'une composition dont l'intervalle de température de fusion est inférieur à 110[deg.]C, de préférence inférieur à 83[deg.]C, et dont la teneur en CaO libre est inférieure à
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