<B>Procédé de fabrication du zinc.</B> Le zinc thermique est produit générale ment par la réduction de son oxyde par le carbone, à la température de 1100 à 1200 C. suivant la réaction
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Zn0 <SEP> + <SEP> C <SEP> Zn <SEP> + <SEP> CO <SEP> - <SEP> 57000 <SEP> Cal. Cette réaction étant fortement endother mique, il faut fournir au mélange oxyde- réducteur, une quantité importante d'énergie thermique et, comme la réaction est normale ment conduite dans des cornues en réfrac taires mauvais conducteurs de chaleur, le ren dement thermique du charbon qui sert à ré chauffer ces cornues est très faible. Les dé penses de .combustible représentent donc dans ce procédé une part importante du prix de revient.
Le zinc, à la température de la réaction, se trouve déjà à l'état de vapeur et ces va peurs quittant la zone de réaction sont mé langées avec l'oxyde de carbone. Pour éviter une réoxydation, on est obligé de refroidir brusquement la vapeur de zinc, ce qui oblige à placer les condenseurs tout près de la zone de réaction.
Malgré cette précaution, une partie du zinc est réoxydée, l'oxyde formant des pellicules autour des particules de métal, ce qui provo- que dans le condenseur une formation de poudre de zinc difficilement récupérable.
On a essayé d'éviter cette formation de poudre par différentes dispositions dans le condenseur, mais son pourcentage reste encore assez élevé.
La réaction étant endothermique, il est difficile de la conduire jusqu'à la fin, et une partie non négligeable de\ zinc reste dans les scories.
Le rendement du procédé est encore dimi nué par le fait qu'une partie des vapeurs de zinc est absorbée par les parois des cornues qui doivent être remplacées presque tous les mois.
Toutes ces pertes représentent en total un pourcentage assez élevé du zinc se trouvant dans le minerai.
Enfin, le refroidissement brusque des va peurs de zinc qui diminue la formation de poudre aboutit au maintien dans le zinc ob tenu de presque tout le plomb et le cadmium du minerai, ce qui oblige à procéder ultérieu rement à une redistillation du zinc.
On a trouvé que, quand on remplace le carbone comme réducteur par un métal dont la chaleur de réaction avec ZnO est au moins égale à -f-18 000 calories par mol./g de cet oxyde, on augmente sensiblement le rende ment de l'opération, En effet: 1 On évite la formation de .poussière de zinc.
2 La réaction, étant exothermique, va jus qu'au bout, ne laissant presque pas de zinc dans les scories. 3 On peut utiliser des fours de grandes dimensions dans lesquels on chauffe directe ment la. masse réactionnelle et on évite ainsi la perte de zinc dans les réfractaires, ces der niers pouvant rester en service pendant des périodes assez longues.
L'invention a donc pour objet un procédé pour la fabrication du zinc, caractérisé en ce qu'on réduit de l'oxyde de zinc au moyen d'un métal dont la chaleur de réaction avec ZnO est aii moins égale à -I-18 000 calories par mol./g de cet oxyde.
Un autre avantage de ces réducteurs mé talliques est que, la réaction étant exother mique, il suffit de porter le mélange minerai- réducteur par exemple jusqu'à la température de la réaction, la chaleur développée par la réaction même est alors suffisante pour trans former en vapeur le zinc réduit du minerai.
Enfin, en utilisant un réducteur métalli que, il devient possible de raffiner les va peurs de zinc en allongeant le chemin à par courir par ces vapeurs entre la zone de la réaction et les condenseurs et en plaçant sur ce chemin des.chicanes ou des appareils de rectification. On évite ainsi la redistillation de zinc pour sa purification.
Comme métal réducteur, on peut. employer Si ou Al, dont la réaction avec une mol.1g de ZnO produit respectivement 20 000 et 46 000 calories. Mais les métaux ayant une chaleur, d'oxy dation élevée, comme Si ou Al, conduisent généralement à une réaction très énergique; voire même explosive, qui rend difficile la conduite des opérations industrielles. Ils sont en outre relativement chers.
La titulaire a, constaté que ces métaux peu vent être avantageusement remplacés par des alliages de Si avec Al, comme par exemple les silico-aluminiums, produits directement à partir des minerais par voie thermique.
' En particulier, on peut utiliser, comme réducteur, les résidus provenant de la fabri cation de l'aluminium à partir du silico-alu- minium par le procédé connu basé sur la dis solution sélective dans du zinc liquide.
Ces résidus contiennent généralement de 55 à 80% Si, 8 à 2511/o Al, 5 à 15/o Fe, 0,5 à 6 % Ti.
Ils sont imprégnés de zinc qui est distillé avec le métal produit par la. réduction. On peut aussi éliminer le zinc imprégnant ces résidus dans une opération séparée, avant de les utiliser pour la réduction de l'oxyde zinc.
Le procédé devient encore plus intéressant si la réduction du minerai de zinc se fait dans un four fermé et sous vide. Dans ce cas, on peut abaisser fortement la température de la réaction et allonger encore plus le chemin entre la. zone de la réaction et les conden- seurs, c'est-à-dire qu'on peut. encore mieux rectifier les vapeurs de zinc formées.
Lorsqu'on traite de l'oxyde de zinc impur, un mode opératoire particulièrement, avanta geux consiste à opérer la réduction, à l'aide de l'alliage ci-dessus, à une température d'au moins 900 , en faisant distiller le zinc formé au fur et à mesure de la réduction de son oxyde; on opère de préférence entre 900 et 1200 , sous une pression de 0,3 à 5 mm de mercure.
Des essais ont été faits dans un four à vide en partant d'un minerai contenant Zn 58,96% (le zinc étant principalement sous forme de Zn0), Pb 0,51/o, S 1,861/o, CaO 0,4 %, Fe 11,30 0/0, la différence à 100 % étant. principalement de l'oxygène.
Comme réducteur, on a utilisé le résidu d'une fabrication de l'aluminium par traite ment du silico-aluminiuni au moyen de zinc. liquide, ce résidu étant un alliage contenant en poids Si 56,67 % Al 26,25 0/0 Fe 12,10 0/0 Ces essais ont donné les résultats suivants:
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Essai <SEP> Température <SEP> Temps <SEP> Pression <SEP> en <SEP> rnm <SEP> Zinc <SEP> /Q <SEP> dans <SEP> le <SEP> résidu <SEP> Rendement
<tb> de <SEP> mercure <SEP> de <SEP> la <SEP> réaction <SEP> de <SEP> réduction
<tb> 1 <SEP> 900 <SEP> 1 <SEP> h <SEP> 0,3 <SEP> 1,39 <SEP> 98,0
<tb> 2 <SEP> 900 <SEP> 2 <SEP> h <SEP> 0,3 <SEP> 0,15 <SEP> 99,79%
<tb> 3 <SEP> 1000 <SEP> 1 <SEP> h <SEP> 0,3 <SEP> 1,0 <SEP> 98,6
<tb> 4 <SEP> 1000 <SEP> 2 <SEP> h <SEP> 5 <SEP> 1,9 <SEP> 97,420/,
<tb> 5 <SEP> 1100 <SEP> 1 <SEP> h <SEP> 0,3 <SEP> 0,1 <SEP> 99,88<B>0/,</B>
<tb> 6 <SEP> 1100 <SEP> 2 <SEP> h <SEP> - <SEP> 0,3 <SEP> 0,1 <SEP> 99,88<B>0/,</B>
<tb> 7 <SEP> 12001, <SEP> 1 <SEP> h <SEP> 0,3 <SEP> 0,13 <SEP> 99,85<B>0/,</B>
<tb> 8 <SEP> 12000 <SEP> 2 <SEP> h <SEP> 0,3 <SEP> 0,05 <SEP> 99;
94 Les scories restant après la volatilisation du zinc contiennent le fer du réducteur et du minerai sous forme métallique, le silicium et l'aluminium sous forme d'oxydes.
Etant donné que les scories sont frittées, même lorsque la réaction est conduite à 900 , on peut les utiliser comme briques, à condi tion que les matières premières soient mélan gées intimement et agglomérées, avant l'opé ration, sous la forme de briquettes.
D'autre part, en ajoutant au mélange d'avance ou après la réaction des quantités convenables de eaux, de silice ou d'alumine, on peut ajuster la composition de la scorie sur celle d'un ciment. Un broyage et un dé- ferrage préalables permettent de récupérer le fer du réducteur et du minerai et d'utiliser la scorie comme ciment.
On peut en outre supprimer les inconvé nients habituels du travail avec des briquettes et améliorer en même temps le rendement thermique du four, en effectuant la réduc tion des minerais de zinc dans un bain liquide, conducteur du courânt électrique, mais ayant une résistance électrique assez notable.
Dans ce cas, le bain de réaction est formé par un silicate fondu, ou un mélange de sili eates fondus ayant une température de fusion assez basse (mélange de silicates de calcium, aluminium, par exemple) et par lequel on fait passer un courant électrique. Dans ce bain liquide on ajoute en continu ou discontinu le mélange: minerai de zinc -I- réducteur métal lique, ce réducteur étant avantageusement constitué par l'alliage résiduaire mentionné plus haut. Le zinc réduit s'évapore et va au condenseur et les silicates résiduels sont ab sorbés par le bain. - De temps en temps, on laisse le bain s'appauvrir en zinc, en arrêtant l'addition du mélange minerai -I- réducteur, et on coule l'excès du bain liquide.
Les avantages de cette manière de procé der consistent donc principalement dans un meilleur rendement du courant et dans une diminution du temps de réduction.
Un autre avantage de ce mode opéra toire est qu'on n'a pas besoin de briqueter les matières premières, -le mélange réactionnel étant ajouté sous forme de poudre ou de grains. On économise ainsi un fort pourcen tage de main-d'oeuvre.
Le bain liquide exempt de zinc peut servir, après la séparation du fer métallique, comme ciment ou matière première pour ciment.
Le présent procédé est applicable à la ré duction de l'oxyde de zinc d'où qu'il vienne. Il a été appliqué avec un rendement presque intégral à la récupération de zinc de pous sières de zinc partiellement oxydées recueillies dans le procédé habituel de fabrication du zinc.