FR2604184A1 - Procede et dispositif de fabrication de zirconium metal par reduction de tetrachlorure de zirconium - Google Patents
Procede et dispositif de fabrication de zirconium metal par reduction de tetrachlorure de zirconium Download PDFInfo
- Publication number
- FR2604184A1 FR2604184A1 FR8613306A FR8613306A FR2604184A1 FR 2604184 A1 FR2604184 A1 FR 2604184A1 FR 8613306 A FR8613306 A FR 8613306A FR 8613306 A FR8613306 A FR 8613306A FR 2604184 A1 FR2604184 A1 FR 2604184A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- chimney
- metal
- reactor
- sole
- sponge
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B34/00—Obtaining refractory metals
- C22B34/10—Obtaining titanium, zirconium or hafnium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B5/00—General methods of reducing to metals
- C22B5/02—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
- C22B5/04—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes by aluminium, other metals or silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B34/00—Obtaining refractory metals
- C22B34/10—Obtaining titanium, zirconium or hafnium
- C22B34/14—Obtaining zirconium or hafnium
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S266/00—Metallurgical apparatus
- Y10S266/905—Refractory metal-extracting means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE DE FABRICATION DE ZR METAL PAR MG FONDU DANS UN REACTEUR 1 COMPORTANT UNE SOLE 3, PROCEDE DANS LEQUEL ON SEPARE LE CHLORURE DE MAGNESIUM FORME DANS LA REACTION DE REDUCTION DU ZR METAL FORME ET DU MAGNESIUM, PUIS DANS LEQUEL ON REFROIDIT PUIS ON EXTRAIT LE PAIN D'EPONGE DE ZR METAL FORME. CE PROCEDE EST CARACTERISE EN CE QU'ON SEPARE LE CHLORURE DE MAGNESIUM FORME PAR SOUTIRAGE VERS LE FOND DU REACTEUR 1 AU MOYEN D'UNE CHEMINEE 6 DONT LA PORTION D'EXTREMITE BASSE 5 EST FIXEE A UN ORIFICE 4 DE LA SOLE 3 ET DONT L'EXTREMITE OUVERTE HAUTE TRANSVERSALE 7 EST AU-DESSUS DE LA PORTION DE LA MASSE METALLIQUE ZR, MG BORDANT LA CHEMINEE 6 A LA FIN DE LA REACTION DE REDUCTION. L'INVENTION A EGALEMENT POUR OBJET LE DISPOSITIF DE FABRICATION DE ZIRCONIUM METAL CORRESPONDANT. L'INVENTION PROCURE UNE SIMPLIFICATION DE L'OPERATION DE SEPARATION DU CLMG FORME ET EVENTUELLEMENT GRACE A UNE STRUCTURE PARTICULIERE DE LA CHEMINEE DE L'INVENTION, UNE AMELIORATION DE L'OPERATION D'EXTRACTION DU PAIN D'EPONGE OBTENU.
Description
PiOCDE ET DISPOSITIF DE FAUICATIO DE ZIRCOC]U ]"AL PAI IECTIO DE TTA
HdREDE ZIRCOIU L'invention concerne un procédé et un dispositif de fabrication de zirconium métal par réduction de tétrachlorure de Zr par du magnésium fondu dans un réacteur comportant une sole, et plus particulièrement le procédé de séparation du chlorure de magnésium formé dans la réaction de réduction du Zr métal formé et du magnésium résiduel, ainsi que
le dispositif permettant cette séparation.
Le brevet JP 78-035888 décrit un appareil de fabrication de Zr métal par réduction de ZrCl4 par Mg fondu, qui comprend d'une part un cylindre intérieur de réaction contenant en fin de réaction l'éponge réduite de Zr métal, le chlorure de Mg fondu et le magnésium métal non consommé par la réaction de réduction, d'autre part un cylindre extérieur placé dans un four à atmosphère réductrice. Cet appareil comprend en outre un tube siphon dont l'extrémité intérieure est placée dans un pot du cylindre intérieur, pot prévu pour que le chlorure de magnésium fondu y soit maintenu de façon à empêcher un débordement de Mg fondu à travers le tube siphon, et dont l'extrémité extérieure est ouverte dans l'espace compris entre le cylindre intérieur et le cylindre extérieur, de sorte que le chlorure de Mg fondu, produit de façon continue dans le cylindre intérieur par la réaction de ZrC14 avec le Mg fondu qui y est introduit de façon également continue, peut être extrait du cylindre intérieur au moyen du tube siphon quand le niveau de chlorure de Mg atteint un niveau déterminé de l'autre extrémité de ce tube siphon. Le chlorure de Mg fondu est ensuite extrait du cylindre extérieur par un système
de pompage.
Ce procédé et ce dispositif ont pour inconvénient l'utilisation d'une
enveloppe fermée extérieure, désignée ci-dessus par "cylindre exté-
rieur", enveloppe qui recueille ainsi C12Mg fondu et doit obligatoi-
rement être épaisse car elle est utilisée sous vide et jusque environ
850 C.
Le procédé de l'invention a pour but une simplification dans laquelle l'utilisation d'une telle enveloppe extérieure est évitée, et dans laquelle la séparation du chlorure de magnésium fondu par rapport au
Zr métal formé et au Mg métal résiduel est facilitée.
L'invention a pour objet un procédé de fabrication de zirconium métal par du magnésium fondu dans un réacteur ou creuset comportant une sole, ce procédé comprenant typiquement les étapes suivantes: on sépare le chlorure de magnésium formé dans la réaction de réduction du Zr métal formé et du magnésium, puis on soumet la masse métallique de Zr et de Mg à une évaporation sous vide, puis on refroidit la masse
de Zr métal ou "pain d'éponge" ainsi que l'intérieur du réacteur (typi-
quement en dessous de 150 C), puis on extrait le pain d'éponge de Zr métal obtenu. Selon l'invention, on sépare le chlorure de magnésium formé par soutirage vers le fond du réacteur au moyen d'une cheminée de préférence sensiblement verticale, dont la portion d'extrémité basse est fixée à un orifice de la sole et dont l'ouverture haute ou ouverture de soutirage habituellement transversale est légèrement au-dessus de la portion de la masse métallique bordant la cheminée à la fin de la
réaction de réduction, et au niveau de la couche de chlorure de magné-
sium qui surnage. Cette ouverture haute de la cheminée, avantageusement horizontale, est de préférence surmontée d'un chapeau de couverture qui évite les retombées de Zr dans la cheminée, ce chapeau étant écarté
de cette ouverture haute et relié à la cheminée par des supports espa-
cés, laissant entre eux des passages vers l'ouverture de soutirage
suffisants pour l'écoulement du chlorure de magnésium.
La masse métallique entourant la cheminée est alors un pseudo-alliage (Zr, Mg) constitué essentiellement de globules de Zr distribués dans le magnésium métal, et elle est pâteuse à la température de la réaction de réduction, c'est-à-dire entre 750 et 850 C environ. Une partie du chlorure de Mg fondu, formé dans la réaction de réduction en phase vapeur et condensé, surnage au-dessus de ce pseudo-alliage et, de façon que la séparation du MgC12 n'entraîne pas de pseudo-alliage et soit néanmoins à peu près complète, il convient de situer l'ouverture de soutirage ou extrémité haute de la cheminée légèrement au-dessus de la portion de la masse de pseudo-alliage bordant cette cheminée, à la fin de la réaction de réduction. Cette masse de pseudo-alliage correspond elle-même au poids et au volume maximal d'éponge Zr qu'on veut obtenir en fin de traitement. La différence de niveau de l'ouverture de soutirage de la cheminée, vis-àvis du niveau maximal du pseudo-alliage en cet emplacement est typiquement d'au moins 10 mm, et de préférence comprise entre 10 et 50 mm, et de préférence encore entre 25 et 40 mm, et le diamètre intérieur de la cheminée et en particulier de son ouverture de soutirage est de préférence compris entre 50 et 250 mm dans le cas d'un réacteur de diamètre intérieur maximal compris entre 1000 et 2000 mm.Le chlorure de magnésium soutiré par la cheminée s'écoule au fond du creuset, o il est repris par aspiration. La cheminée de soutirage selon l'invention peut être pourvue de moyens de soulèvement, ce qui permet d'extraire le pain d'éponge par le haut du creuset et d'éviter ainsi son retournement. Ces moyens de soulèvement comprennent au moins, au-dessus de l'extrémité haute de la cheminée bordant son ouverture de soutirage, une pièce de saisie ou de soulèvement de même forme générale et de même r8le que le chapeau de couverture habituel et que ses supports espacés, mais de résistance mécanique et de structure spécialement adaptées pour le soulèvement de l'ensemble (cheminée + pain d'éponge Zr) ou éventuellement de l'ensemble (cheminée + pain d'éponge Zr + sole). Cette pièce de soulèvement consiste ainsi typiquement en une pièce horizontale ou chapeau d'épaisseur supérieure ou égale à 10 mm et typiquement comprise entre 10 et 25 mm, reliée à l'extrémité haute de la cheminée par une portion de liaison ajourée de façon à pouvoir introduire par les ouvertures de cette portion de liaison un moyen de soulèvement, par exemple une clavette, cette portion de liaison comprenant elle-même au moins 2 pattes, ces pattes ayant chacune à tout niveau une section droite horizontale supérieure à 400 mm2. Les moyens de soulèvement peuvent comprendre en outre un ou plusieurs reliefs de soutien du pain d'éponge, relief(s) s'appuyant de préférence sur la sole de façon à
consolider l'assise de la cheminée pendant l'opération de réduction.
La cheminée doit également avoir une résistance mécanique suffisante
pour la masse à soulever.
La mise en oeuvre éventuelle de ces moyens de soulèvement et/ou de moyens de liaison provisoires de la cheminée à la sole, s'applique à l'une ou l'autre des séquences d'opérations suivantes succédant à l'évaporation sous vide de la masse métallique (Zr, Mg) a) Après ou avant la fin du refroidissement du pain d'éponge en-dessous de 5'0 C, refroidissement effectué typiquement sous argon, on ouvre le fond du réacteur ainsi que son extrémité haute et on soulève par dessous l'ensemble de la sole et de la cheminée entourée par le pain
d'éponge, par exemple à l'aide d'un vérin.
Après fin du refroidissement, le pain d'éponge sera transporté avec la sole et la cheminée pour les opérations de fragmentation, typiquement
un cisaillage en gros morceaux puis un broyage.
Pour éviter les incidents au cours de ces manutentions, il peut alors être préférable de relier initialement l'extrémité basse de la cheminée au-dessous de la sole par des moyens de fixation provisoires, par exemple de courtes soudures, moyens de fixation qui seront faciles
à rompre ou à éliminer avant le cisaillage et le broyage de l'éponge.
! b) Après ou avant fin du refroidissement du pain d'éponge, en-dessous de 150 C, on ouvre seulement l'extrémité haute du réacteur et on soulève la cheminée entourée par le pain d'éponge par le haut, par la pièce
de soulèvement en forme de chapeau de cette cheminée.
La cheminée n'est alors pas fixée à la sole, et elle comporte, en plus de son moyen de soulèvement en forme de chapeau, au moins un relief de soutien du pain d'éponge, s'appuyant de préférence sur la sole de
façon à consolider l'assise de la cheminée pendant l'opération de ré-
duction comme déjà indiqué. La stabilité de la cheminée peut être égale-
ment ou de façon alternative améliorée par un faible jeu d'encastrement de son extrémité basse dans l'orifice de la sole, typiquement moins
de 0,6 mm au diamètre.
Les avantages procurés par ces particularités de la cheminée sont alors très appréciables sur le plan du procédé et du dispositif: il n'est plus nécessaire d'ouvrir le fond du réacteur pour chaque extraction, la sole reste en place et n'a pas à être manutentionnée et nettoyée à chaque fois, l'ouverture éventuelle du fond du réacteur n'est plus
fixée que par les problèmes d'entretien.
c) Comme en (b), on soulève la cheminée par le haut, par la pièce de
soulèvement en forme de chapeau du haut de cette cheminée, mais l'extré-
mité basse de la cheminée est reliée au-dessous de la sole par des moyens de fixation provisoire faciles à rompre ou à démonter, mais suffisamment solides pour ce soulèvement. Et on soulève ainsi par le haut l'ensemble de la sole et de la cheminée entourée par le pain d'éponge. La sole est détachée comme dans le cas (a). La manutention par le haut
et la non ouverture du fond du réacteur restent avantageuses.
Lors de l'évaporation sous vide qui succède à la séparation du MgC12, la présence de la cheminée, typiquement centrale, apporte dans tous les cas envisagés, une augmentation de la surface d'évaporation et de la vitesse de sublimation qui entraîne une meilleure purification des zones internes voisines de cette cheminée, cela quel que soit le mode de chauffage. On a constaté qu'on pouvait également obtenir les
teneurs moyennes en impuretés habituelles avec une opération d'évapora-
tion sous vide raccourcie.
L'invention a aussi pour objet le dispositif utilisé dans ce procédé, dispositif comprenant un réacteur comportant une sole, -ainsi que des moyens de sublimation du tétrachlorure de Zr et des moyens d'amenée de ce tétrachlorure gazeux dans l'enceinte du réacteur, des moyens de séparation du chlorure de magnésium formé par rapport au Zr métal formé et au magnésium, des moyens de chauffage et de moyens de mise
sous vide, dispositif dans lequel selon l'invention les moyens de sépa-
ration du chlorure de magnésium comprennent une cheminée dont la portion d'extrémité basse est fixée à un orifice de la sole et dont l'extrémité haute est légèrement au-dessus du niveau supérieur de la portion de la masse métallique (Zr, Mg) bordant la cheminée à la fin de la réaction de réduction. Les particularités et variantes de ce dispositif sont
celles déjà décrites à propos du procédé de l'invention.
Les particularités du dispositif de l'invention seront illustrées à l'aide des exemples et des dessins, qui permettront en même temps de
mieux décrire le procédé.
La figure 1 représente schématiquement, en coupe axiale, un réacteur
selon l'invention.
La figure 2 représente, en coupe axiale, l'extrémité haute de la chemi-
née munie d'un chapeau.
La figure 3 représente schématiquement la sole et la cheminée et le
pseudo-alliage (Zr + Mg) avant évaporation sous vide.
La figure 4 représente, de la même façon que la figure 3, le gâteau d'éponge de zirconium après évaporation sous vide.
Sur la figure 1, on peut voir un réacteur (1) de surface latérale inté-
rieure cylindrique (2) muni d'une sole (3) comportant un orifice central (4) dans lequel est encastrée la portion d'extrémité basse (5) d'une cheminée (6) selon l'invention, cheminée (6) dont l'extrémité ouverte haute transversale (7) est à un niveau correspondant au niveau de la
couche de chlorure de magnésium qui surnage au-dessus de la masse métal-
lique comprenant Zr et Mg en fin de réaction de réduction, obliga-
toirement au-dessus du haut du bord intérieur de ladite masse métallique afin que l'écoulement de chlorure de magnésium n'entraîne pas de cette masse métallique ou "pseudo-alliage" (Zr,Mg). Au-dessus de sa portion d'extrémité basse (5) ainsi encastrée dans l'orifice (4) de la sole (3), la cheminée (6) comporte une collerette (8) s'appuyant sur la sole (3) et suffisamment large pour permettre le soulèvement du pain
d'éponge par la cheminée (6), puis une partie cylindrique (9) se termi-
nant par l'extrémité ouverte haute transversale (7) située au-dessus de la masse métallique de Zr et Mg bordant cette cheminée (6) en fin de réaction. Cette extrémité ouverte (7) étant surmontée par une portion de liaison ajourée (11), elle-même surmontée d'un chapeau (12), dans les jours ou ouvertures latérales (13) de la liaison ajourée (11), on peut faire passer un moyen de soulèvement (14) par exemple une
clavette (figure 2).
Sur la figure 1 on a encore représenté schématiquement un tuyau ou
moyen d'injection du ZrC14 sous forme de vapeur provenant d'un disposi-
tif de sublimation, et les niveaux (16,17) entre lesquels s'effectue, en phase vapeur, la réaction de réduction de ZrC14 par Mg, donnant naissance à de petits amas de Zr réduit (18) typiquement de 5 & 20 um. Le magnésium qui surmonte initialement la sole vient initialement jusqu'au niveau (19), et le zirconium réduit retombe au fur et à mesure de la réaction et forme avec du magnésium non utilisé pour la réduction
260 4 184
un agrégat ou pseudo-alliage (Zr,Mg) dont la surface supérieure (20)
est incurvée vers son centre. En fin de réduction, le chlorure de magné-
sium qui s'est formé et a condensé surnage au-dessus de la masse métal-
lique (Zr,Mg), c'est-à-dire au-dessus de la surface supérieure (20), et il s'écoule de l'extrémité ouverte (17) de la cheminée (6), en pas- sant à travers les ouvertures latérales (13) situées entre cette
extrémité ouverte (7) et le chapeau (12).
Le chlorure de magnésium est aspiré au fond du réacteur (1) par un tuyau ou conduit (21) qui l'évacue lors du réacteur (1) grâce à des moyens de dépression appropriés. Les moyens de fermeture du haut du réacteur (1) pendant la réaction de réduction puis pendant l'évaporation sous vide, ainsi que les moyens de pompage par le haut et les moyens
de chauffage, ne sont pas représentés.
Les figures 3 et 4 représentent de façon simplifiée la sole (3) munie de la cheminée (6) et d'une part (figure 3) la masse métallique (Zr, Mg)(22) après réduction et avant évaporation, d'autre part (figure 4) de façon comparative la masse ou gâteau de Zr (23) ou "éponge de zirconium" après évaporation sous vide. La présence de la cheminée (6) crée une surface d'évaporation latérale intérieure (24) en plus de la surface latérale extérieure (25) et de la surface supérieure (20). Il en résulte par le jeu de l'évaporation-sublimation du magnésium une diminution du volume annulaire central (240), la surface latérale intérieure (24) qui la borde ayant en fin d'évaporation une forme (241) en tronc de c8ne renversé. La diminution de volume est en effet, par le jeu de l'évaporation et du dégagement des vapeurs, d'autant plus importante que l'on se rapproche du haut de la masse métallique en cours d'évaporation puis en fin d'évaporation (23). La surface
supplémentaire d'évaporation ainsi due à la cheminée (6), surface évolu-
ant de la géométrie initiale (24) à la géométrie finale (241), représen-
te typiquement un accroissement de la surface d'évaporation de 12 à %. Exemple pratique Le réacteur (1) est en acier type AISI 302 d'épaisseur 25 mm et il a un diamètre intérieur de 1,6 m dans sa partie centrale cylindrique, une hauteur intérieure de 3 m, et il comporte a 350 mm de son fond une sole (3) en acier inoxydable d'épaisseur totale 30 mm présentant
un orifice central (4) de diamètre 200 à 200,5 mm.
La cheminée (6) en acier inoxydable dont la portion d'extrémité basse (5) est encastrée dans l'orifice (4) a une hauteur totale de 750 mm
et une surface intérieure centrale cylindrique de diamètre 150 mm.
La portion d'extrémité basse (5). est haute de 40 mm et a un diamètre de 199,8 à 200 mm, elle est immobilisée par rapport à la sole (3) par son encastrement. Cette portion basse (5) est surmontée d'une collerette (8) de diamètre extérieur 240 mm et d'épaisseur 10 mm reposant par sa surface inférieure sur la sole (3), puis de la partie légèrement tronconique (9) de diamètre extérieur 200 à 170 mm se terminant par 1 l'extrémité ouverte haute transversale (7) dont le bord est interrompu et surmonté par la portion de liaison ajourée (11) consistant en 4 ouvertures (13), et en 4 pattes de liaison (110) également espacées d'épaisseur 10 mm, de largeur 40 mm et de hauteur 40 mm, pattes (110)
elles-mêmes surmontées d'un chapeau (12) d'épaisseur 20 mm.
Au début de l'opération de réduction, le réacteur contient 3200 kg de Mg, quantité en relation avec les 10 200 kg de ZrCl4 à réduire dans
cette opération.
Après chauffage de cette charge de magnésium sous argon jusqu'à environ 750 C, ce magnésium est entièrement liquide et remplit tout le bas du réacteur y compris la cheminée (6) jusqu'à un niveau (19) (figure 1) situé à environ 1000 mm au-dessus de la sole (3). On introduit alors dans le haut du réacteur (1) de la vapeur de tétrachlorure de zirconium sublimée à une température de environ 400 C par le tube (15). La réaction de réduction s'amorce, le chauffage se poursuivant et la température augmentant de 750 à 900 C environ, le débit de vapeur ZrCl4
étant maintenu entre 250 et 500 kg/h.
La réaction s'arrête lorsque les 10 200 kg de ZrC14 ont été introduits.
D'après les traces visibles sur la paroi du réacteur après ouverture, la surface supérieure (26) de la masse de pseudo-alliage en fin de réaction est à un niveau de 670 mm autour de la cheminée et de 750 mm le long de la paroi latérale cylindrique du réacteur. L'extrémité
ouverte haute transversale (7) de la cheminée (6) étant à 700 mm au-
2 6 0 4 184
dessus de la sole (3), cette extrémité ouverte (7) se trouve à 30 mm audessus de la portion de la masse métallique (Zr,Mg) bordant la cheminée (6), de sorte que le chlorure de magnésium condensé qui surnage s'écoule en presque totalité par les ouvertures latérales (13) et par l'intérieur ou ouverture de l'extrémité ouverte (7) de la cheminée (6). Le résidu non écoulé de chlorure de Mg représente moins de 100 kg qui surnagent et 200 à 400 kg piégés dans la masse de pseudo-alliage
(Zr, Mg).
Le chlorure de magnésium qui s'est écoulé par la cheminée (6) a été évacué en 5 à 8 fois par pompage à partir du fond du réacteur (1), grâce à un conduit (21). On procède à l'évaporation sous vide de Mg et HMgC12 résiduels en chauffant comme d'habitude par la surface latérale
du réacteur et en maintenant la température entre 1000 et 1100 C.
Au bout de cette phase d'opération sous vide, on obtient une masse de 3990 kg de zirconium métallique, dit "éponge de zirconium" en raison de sa structure vacuolaire, ayant pour géométrie: hauteur près de la cheminée (6) 400 mm, hauteur près de la surface latérale intérieure (2) du réacteur (1) 600 mm, écartement par rapport à la cheminée (6) augmentant de 10 mm au niveau de la collerette (8) à 25 mm à la jonction de la surface latérale intérieure (24) et de sa surface supérieure (201). La réduction de volume due à l'opération d'évaporation, qui a causé une élimination du magnésium du pseudo-alliage (Zr, Mg) et d'une partie des impuretés, est particulièrement marquée le long de la cheminée (6) qui a ainsi, outre son r8le de moyen de soutirage du chlorure de Mg, un effet important sur le rendement de l'évaporation
et de la purification. En partant d'une masse métallique (Zr,mg) conte-
nant 5 à 10 % en poids de MgC12, on obtient ici un gâteau d'éponge (23) contenant en moyenne moins de 100 ppm de chlore et dans la portion annulaire intérieure de ce gâteau d'éponge située à moins de 100 mm de la cheminée (6) des teneurs moyennes locales de moins de 50 ppm de Cl2. Sans cheminée et dans des conditions semblables d'évaporation, on obtient habituellement des teneurs moyennes globales de 100 à 150 ppm de Cl2 et dans la portion annulaire intérieure définie comme
précédemment des teneurs moyennes locales de 150 à 200 ppm de C12.
Pour des niveaux d'impuretés maximaux couramment admis, on peut aussi
2 6 0 4 184
écourter le temps d'évaporation de 5 à 10 % grâce à l'emploi de la
cheminée (6) de l'invention.
Après l'opération d'évaporation, on fait refroidir l'intérieur du réac-
teur et le gâteau d'éponge (23), en utilisant éventuellement un ou
plusieurs remplissages de gaz neutre pour accélérer le refroidisse-
ment, et on met à la pression atmosphérique de préférence en-dessous
de 150 C. Le couvercle supérieur du réacteur (1) étant enlevé, on soulè-
ve alors le lingot par le haut de la cheminée (6), au moyen d'une clavette (14) passant dans les ouvertures latérales (13) comprises entre l'extrémité ouverte (7) et le chapeau (12) de la cheminée (6) et de moyens de soulèvement connus. Ce mode d'extraction de la masse d'éponge de Zr (23) permet d'éviter, et cela d'autant plus facilement que la cheminée (6) est centrale, des pollutions par frottement contre la surface intérieure du réacteur, et elle est beaucoup plus pratique que les modes d'extraction connus jusqu'ici et imposant soit l'ouverture
du fond, soit le renversement du creuset.
2 6 0 4 1 8 4
IEItDICATIOS
1. Procédé de fabrication de zirconium métal par réduction de tétrachlo-
rure de Zr par du magnésium fondu dans un réacteur (1) comportant une sole (3), procédé dans lequel on sépare le chlorure de magnésium formé dans la réaction de réduction du Zr métal formé et du magnésium, puis dans lequel on soumet la masse métallique de Zr et Mg à une évaporation sous vide, puis dans lequel on refroidit puis on extrait le pain d'épon- ge de zirconium métal (23) obtenu, caractérisé en ce que on sépare le chlorure de magnésium formé par soutirage vers le fond du réacteur (1) au moyen d'une cheminée (6) dont la portion d'extrémité basse (5) est fixée à un orifice (4) de la sole (3) et dont l'extrémité ouverte
haute transversale (7) est au-dessus de la portion de la masse métalli-
que (Zr,Mg) bordant la cheminée (6) à la fin de la réaction de réduc-
tion. 2. Procédé selon la revendication 1, dans le cas o la portion d'extrémité basse (5) de la cheminée (6) est encastrée dans l'orifice (4) de la sole (3) et est reliée à la sole (3) par des moyens de fixation provisoires, caractérisé en ce que, après ou avant fin du refroidissement du pain d'éponge (23), on extrait ce pain d'éponge (23) en soulevant par dessous l'ensemble de la sole (3) et de la
cheminée (6) entourée par le pain d'éponge (23).
3. Procédé selon la revendication 1, dans le cas o la portion d'extrémité basse (5) de la cheminée (6) est encastrée dans l'orifice (4) de la sole (3) et o cette cheminée (6) comporte au-dessus de son extrémité ouverte haute transversale (7) une pièce de soulèvement constituée par un chapeau (12) relié à ladite extrémité (7) par une liaison ajourée (11) ainsi que, au-dessus de sa portion d'extrémité basse (5), au moins un relief de soutien (8) du pain d'éponge (23), caractérisé en ce que on extrait le pain d'éponge (23) en soulevant par le haut l'ensemble du pain d'éponge (23) et de la cheminée (6),
par le chapeau (12) de ladite cheminée (6).
4. Procédé selon la revendication 1, dans le cas o la portion d'extrémité basse (5) de la cheminée (6) est encastrée dans l'orifice
260 4 184
(4) de la sole (3) et est reliée à la sole (3) par des moyens de fixation provisoires, et o la cheminée (6) comporte au-dessus de son extrémité ouverte haute transversale (7) une pièce de soulèvement constituée par un chapeau (12) relié à ladite extrémité (7) par une liaison ajourée (11), caractérisé en ce que on extrait le pain d'éponge (23) en soulevant par le haut l'ensemble de la sole (3), du pain d'éponge (23) et de la cheminée (6), par le chapeau (6) de ladite
cheminée (6).
5. Dispositif de fabrication de zirconium métal par réduction de tétra-
chlorure de Zr par du magnésium fondu, comportant un réacteur (1) comportant une sole (3), des moyens de sublimation du tétrachlorure de Zr et des moyens d'amenée (15) de ce tétrachlorure gazeux à l'intérieur du réacteur (1) des moyens de séparation du chlorure de magnésium formé dans la réaction de réduction du Zr métal formé et du magnésium, des moyens de chauffage et des moyens de mise sous vide, caractérisé en ce que les moyens de séparation du chlorure de magnésium comprennent une cheminée (6) dont la portion d'extrémité basse (5) est fixée à un orifice (4) de la sole (3) et dont l'extrémité ouverte haute transversale (7) est au-dessus de la portion de la masse
métallique bordant la cheminée (6) à la fin de la réaction de réduction.
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la portion d'extrémité basse (5) de la cheminée (6) est encastrée dans l'orifice
(4) de la sole (3) et est reliée à la sole (3) par des moyens de fixa-
tion provisoires.
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la chemi-
née (6) comporte au-dessus de son extrémité ouverte haute transversale (7) une pièce de soulèvement constituée par un chapeau (12) relié à
ladite extrémité (7) par une portion de liaison ajourée (11).
8. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la chemi-
née (6) comprend du bas vers le haut, une portion d'extrémité basse (5) encastrée dans l'orifice (4) de la sole (3), un ou des reliefs de soutien (8) du pain d'éponge (23), une partie cylindrique ou tronconique (9) comportant une extrémité ouverte haute transversale (7) située au-dessus de la portion de masse métallique (Zr,Mg) bordant la cheminée (6) en fin de réaction de réduction et au-dessus une portion
de liaison ajourée (11) surmontée d'un chapeau (12).
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le ou les reliefs de soutien (8) du pain d'éponge (23) comprennent au moins
un relief (8) s'appuyant sur la sole (3).
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8,
caractérisé en ce que la portion de liaison (11) comprend au moins 2 pattes (110), ces pattes ayant chacune à tout niveau une section droite horizontale supérieure à 400 mm2, et en ce que le chapeau (12)
a une épaisseur supérieure ou égale à 10 mm.
11. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'extrémité haute transversale (7) de la cheminée (6) est 10 à 50 mm au- dessus de la portion de la masse métallique bordant la cheminée
(6) à la fin de la réaction de réduction.
12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce quel'extrémité ouverte haute transversale (7) de la cheminée est 25 à mm audessus de la portion de la masse métallique bordant la cheminée
(6) à la fin de la réaction de réduction.
13. Dispositif selon la revendication 11, dans le cas d'un réacteur (1) de diamètre intérieur maximal compris entre 1000 et 2000 mm, caractérisé en ce que le diamètre intérieur de la cheminée (6) est
compris entre 50 et 250 mm.
Priority Applications (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8613306A FR2604184B1 (fr) | 1986-09-19 | 1986-09-19 | Procede et dispositif de fabrication de zirconium metal par reduction de tetrachlorure de zirconium |
| US07/094,425 US4752331A (en) | 1986-09-19 | 1987-09-09 | Process and apparatus for producing metal zirconium by the reduction of zirconium tetrachloride |
| AU78375/87A AU592892B2 (en) | 1986-09-19 | 1987-09-14 | Process and apparatus for producing metal zirconium by the reduction of zirconium tetrachloride |
| CA000546953A CA1323199C (fr) | 1986-09-19 | 1987-09-15 | Procede et dispositif de fabrication de zirconium metal par reduction de tetrachlorure de zirconium |
| EP87420240A EP0261042B1 (fr) | 1986-09-19 | 1987-09-16 | Procédé et dispositif de fabrication de zirconium métal par réduction de tétrachlorure de zirconium |
| DE8787420240T DE3764916D1 (de) | 1986-09-19 | 1987-09-16 | Verfahren und anlage zum herstellen von metallischem zirkon durch reduzieren von zirkontetrachlorid. |
| ZA876996A ZA876996B (en) | 1986-09-19 | 1987-09-17 | Process and apparatus for producing metal zirconium by the reduction of zirconium tetrachloride |
| JP62233616A JPS6386828A (ja) | 1986-09-19 | 1987-09-17 | 四塩化ジルコニウムの還元により金属ジルコニウムを製造する方法および装置 |
| KR1019870010351A KR910001609B1 (ko) | 1986-09-19 | 1987-09-18 | 사염화 지르코늄의 환원에 의해 금속 지르코늄을 제조하는 방법 및 장치 |
| US07/168,151 US4893790A (en) | 1986-09-19 | 1988-03-15 | Apparatus for producing metal zirconium by the reduction of zirconium tetrachloride |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8613306A FR2604184B1 (fr) | 1986-09-19 | 1986-09-19 | Procede et dispositif de fabrication de zirconium metal par reduction de tetrachlorure de zirconium |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2604184A1 true FR2604184A1 (fr) | 1988-03-25 |
| FR2604184B1 FR2604184B1 (fr) | 1988-11-10 |
Family
ID=9339211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8613306A Expired FR2604184B1 (fr) | 1986-09-19 | 1986-09-19 | Procede et dispositif de fabrication de zirconium metal par reduction de tetrachlorure de zirconium |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US4752331A (fr) |
| EP (1) | EP0261042B1 (fr) |
| JP (1) | JPS6386828A (fr) |
| KR (1) | KR910001609B1 (fr) |
| AU (1) | AU592892B2 (fr) |
| CA (1) | CA1323199C (fr) |
| DE (1) | DE3764916D1 (fr) |
| FR (1) | FR2604184B1 (fr) |
| ZA (1) | ZA876996B (fr) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050042150A1 (en) * | 2003-08-19 | 2005-02-24 | Linnard Griffin | Apparatus and method for the production of hydrogen |
| US20060188436A1 (en) * | 2005-02-18 | 2006-08-24 | Linnard Griffin | Apparatus and method for the production of hydrogen |
| US20050109162A1 (en) * | 2003-11-24 | 2005-05-26 | Linnard Griffin | Apparatus and method for the reduction of metals |
| KR100976825B1 (ko) * | 2009-11-18 | 2010-08-20 | 한국기계연구원 | 스폰지 형태의 고순도 금속 지르코늄의 제조방법, 및 이에 의한 고순도 금속 지르코늄의 제조장치 |
| CN110550911A (zh) * | 2019-09-30 | 2019-12-10 | 周学东 | 一种海绵砖的制备方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1049181A (en) * | 1912-03-11 | 1912-12-31 | Gustav Wallin | Motor. |
| US1187875A (en) * | 1915-03-27 | 1916-06-20 | Elbert E C Welty | Folding chicken-coop. |
| US2825642A (en) * | 1954-03-09 | 1958-03-04 | Du Pont | Method of producing group iv-a metals |
| US3158671A (en) * | 1954-08-12 | 1964-11-24 | Montedison Spa | Apparatus for producing titanium sponge |
| FR2126061A1 (en) * | 1971-02-22 | 1972-10-06 | Nippon Mining Co | Zirconium appts - permitting discharge of magnesium chloride |
| US3966460A (en) * | 1974-09-06 | 1976-06-29 | Amax Specialty Metal Corporation | Reduction of metal halides |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1049181A (fr) * | 1952-01-16 | 1953-12-28 | Electro Metallurg Du Planet So | Méthode et appareil pour l'élaboration du titane |
| DE1124247B (de) * | 1956-10-23 | 1962-02-22 | Femipari Ki | Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Titan |
| US3692294A (en) * | 1971-02-16 | 1972-09-19 | Nippon Mining Co | Apparatus for production of zirconium metal |
| JPS585252B2 (ja) * | 1975-02-13 | 1983-01-29 | ニホンコウギヨウ カブシキガイシヤ | ジルコニウムスポンジルイノ セイゾウホウホウ オヨビ ソノソウチ |
| US4242136A (en) * | 1979-04-10 | 1980-12-30 | Hiroshi Ishizuka | Process for producing metallic zirconium |
| CA1179144A (fr) * | 1981-04-04 | 1984-12-11 | Hiroshi Ishizuka | Methode et dispositif d'extraction du titane metallique en presence dans le tetrachlorure titanifere |
| JPS58189340A (ja) * | 1982-04-28 | 1983-11-05 | Hiroshi Ishizuka | 金属塩化物から金属を得る方法 |
| US4447045A (en) * | 1982-07-21 | 1984-05-08 | Mitsubishi Kinzoku Kabushiki Kaisha | Apparatus for preparing high-melting-point high-toughness metals |
| JPS59226127A (ja) * | 1983-04-27 | 1984-12-19 | Mitsubishi Metal Corp | 高融点高靭性金属の製造装置 |
| US4668287A (en) * | 1985-09-26 | 1987-05-26 | Westinghouse Electric Corp. | Process for producing high purity zirconium and hafnium |
-
1986
- 1986-09-19 FR FR8613306A patent/FR2604184B1/fr not_active Expired
-
1987
- 1987-09-09 US US07/094,425 patent/US4752331A/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-09-14 AU AU78375/87A patent/AU592892B2/en not_active Ceased
- 1987-09-15 CA CA000546953A patent/CA1323199C/fr not_active Expired - Fee Related
- 1987-09-16 DE DE8787420240T patent/DE3764916D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1987-09-16 EP EP87420240A patent/EP0261042B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1987-09-17 ZA ZA876996A patent/ZA876996B/xx unknown
- 1987-09-17 JP JP62233616A patent/JPS6386828A/ja active Granted
- 1987-09-18 KR KR1019870010351A patent/KR910001609B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1988
- 1988-03-15 US US07/168,151 patent/US4893790A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1049181A (en) * | 1912-03-11 | 1912-12-31 | Gustav Wallin | Motor. |
| US1187875A (en) * | 1915-03-27 | 1916-06-20 | Elbert E C Welty | Folding chicken-coop. |
| US2825642A (en) * | 1954-03-09 | 1958-03-04 | Du Pont | Method of producing group iv-a metals |
| US3158671A (en) * | 1954-08-12 | 1964-11-24 | Montedison Spa | Apparatus for producing titanium sponge |
| FR2126061A1 (en) * | 1971-02-22 | 1972-10-06 | Nippon Mining Co | Zirconium appts - permitting discharge of magnesium chloride |
| US3966460A (en) * | 1974-09-06 | 1976-06-29 | Amax Specialty Metal Corporation | Reduction of metal halides |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU592892B2 (en) | 1990-01-25 |
| EP0261042A1 (fr) | 1988-03-23 |
| US4893790A (en) | 1990-01-16 |
| ZA876996B (en) | 1988-03-21 |
| KR910001609B1 (ko) | 1991-03-16 |
| EP0261042B1 (fr) | 1990-09-12 |
| KR880004116A (ko) | 1988-06-01 |
| CA1323199C (fr) | 1993-10-19 |
| US4752331A (en) | 1988-06-21 |
| DE3764916D1 (de) | 1990-10-18 |
| FR2604184B1 (fr) | 1988-11-10 |
| JPH0261530B2 (fr) | 1990-12-20 |
| JPS6386828A (ja) | 1988-04-18 |
| AU7837587A (en) | 1988-03-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0007063B1 (fr) | Procédé et dispositif d'élaboration de silicium polycristallin | |
| EP0797689B1 (fr) | Dispositif d'extraction de gaz | |
| FR2554129A1 (fr) | Procede pour recuperer du metal reduit purifie par reaction redox | |
| EP0138929A1 (fr) | Procede et dispositif de recuperation d'aluminium liquide par compression de crasses chaudes. | |
| EP0261042B1 (fr) | Procédé et dispositif de fabrication de zirconium métal par réduction de tétrachlorure de zirconium | |
| CH642999A5 (fr) | Procede de purification d'aluminium impur par cristallisation fractionnee. | |
| EP0156744A1 (fr) | Procédé d'obtention d'un métal par électrolyse d'halogénures en bain de sels fondus comportant un double dépôt simultané et continu et dispositifs d'application | |
| FR2587364A1 (fr) | Procede de reduction a l'etat metallique de chlorure de zirconium, de hafnium ou de titane utilisant du zinc ou de l'etain comme element d'etancheite | |
| EP0125173B1 (fr) | Procédé de production de particules solides métalliques à partir d'un bain métallique | |
| FR2754832A1 (fr) | Procede de changement d'anodes usees de cuves d'electrolyse de l'aluminium et dispositif de captage des effluents gazeux permettant de le mettre en oeuvre | |
| EP1141426A1 (fr) | Procede et dispositif de purification de l'aluminium par segregation | |
| FR2548935A1 (fr) | Procede et installation pour la coulee continue d'un tuyau en fonte a emboitement | |
| EP0924305B1 (fr) | Réacteur métallurgique de traitement sous pression réduite d'un métal liquide | |
| US4584018A (en) | Method for production of refractory metal from a chloride thereof | |
| FR2526140A1 (fr) | Four a distillation et reduction pour des combinaisons de metaux | |
| CH641832A5 (fr) | Procede pour l'extraction a la vapeur d'eau de l'huile essentielle d'une matiere vegetale et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procede. | |
| CA1219813A (fr) | Procede et dispositif d'evacuation et de degazage d'une bouillie d'une cuve d'attaque | |
| EP0014169B1 (fr) | Procédé et installation pour la fabrication de chlorure de calcium | |
| FR2822079A1 (fr) | Procede et installation de production d'oxygene ultra-pur par distillation d'air | |
| FR2543164A1 (fr) | Dispositif de recuperation d'aluminium liquide par compression de crasses chaudes | |
| RU2187569C2 (ru) | Способ рафинирования лития и установка для его осуществления | |
| BE572137A (fr) | ||
| BE480723A (fr) | ||
| BE713400A (fr) | ||
| BE848453A (fr) | Perfectionnements aux convertisseurs d'acierie. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ER | Errata listed in the french official journal (bopi) |
Free format text: 12/88 |
|
| ST | Notification of lapse |