NO130813B

NO130813B -

Info

Publication number: NO130813B
Application number: NO04999/68A
Authority: NO
Inventors: R Bainbridge
Original assignee: Ionarc Smelters Ltd
Priority date: 1967-12-14
Filing date: 1968-12-13
Publication date: 1974-11-11
Also published as: IL31206A; OA03007A; NO130813C; DE1814557B2; ZM17668A1; DE1814557A1; ES361396A1; SE364316B; DE1814557C3; FR1597836A; GB1248595A; BE725480A; IL31206A0; ES379626A1

Description

Apparat for kontinuerlig elektrotermisk oppvarming Apparatus for continuous electrothermal heating

av et fast, partikkelformet og strømbart utgangs-raateriale, spesielt malmer. of a solid, particulate and flowable starting material, especially ores.

Man kjenner mange fremgangsmåter til utvinning av metaller fra malmer, og en del av dem er av pyrometallurgisk natur. Noen metaller utvinnes relativt lett fra sine malmer, f.eks. kobber og jern, Many methods are known for extracting metals from ores, and some of them are of a pyrometallurgical nature. Some metals are relatively easily extracted from their ores, e.g. copper and iron,

mens andre utvinnes med ytterste vanskelighet, f.eks. titan og zir- while others are extracted with extreme difficulty, e.g. titanium and zir-

konium. Vanskelighetsgraden ved utvinningen gjenspeiler seg natur- conium. The degree of difficulty of extraction is reflected in the natural

ligvis i metallets tilgjengelighet og pris. Ettersom teknologien skrider frem, vokser behovet for slike metaller som niob, tantal, zixkonium og titan, og det gjøres derfor mange anstrengelser for å få obviously in the metal's availability and price. As technology advances, the need for such metals as niobium, tantalum, zixkonium and titanium grows, and therefore many efforts are made to obtain

ut disse metallene på mer økonomisk vis. extract these metals more economically.

Den foreliggende oppfinnelse tar sikte på å skaffe et The present invention aims to provide a

apparat for kontinuerlig elektrotermisk oppvarming av et fast, partikkelformet og strømbart utgangsmateriale, spesielt malmer, hvor apparatus for continuous electrothermal heating of a solid, particulate and flowable starting material, especially ores, where

utgangsmaterialet i suspendert tilstand i en bæregass kan utsettes for en høy-intensiv lysbue og haleflamme mellom kullelektroder i kontrollert atmosfære. Den oppvarming som oppnås ved hjelp av apparatet ifølge oppfinnelsen, kan tjene til gjennomføring av kjemiske reaksjoner, spesielt reaksjoner som omfatter en metallforbindelse, the starting material suspended in a carrier gas can be subjected to a high-intensity arc and tail flame between carbon electrodes in a controlled atmosphere. The heating achieved by means of the device according to the invention can be used to carry out chemical reactions, especially reactions involving a metal compound,

er/ is/

gjerne forbindelser av metaller som vanskelige å utvinne fra malmer. Eksempelvis kan apparatet med fordel anvendes til selektiv klorering av platina og andre edle metaller i en malm. preferably compounds of metals that are difficult to extract from ores. For example, the device can be advantageously used for selective chlorination of platinum and other noble metals in an ore.

Britisk patent nr. 1 033 391 beskriver et plasmadannende apparat av induksjonstypen. Det anvendes imidlertid ikke kullelektroder, og heller ikke fremskaffes en høy-intensiv lysbue. British Patent No. 1,033,391 describes an induction type plasma forming apparatus. However, carbon electrodes are not used, nor is a high-intensity arc produced.

Britisk patent nr.. 1 035 191 omhandler en prosess hvor halogenider omdannes.; idet en forvarmet gass ledes inn i en lysbue-sone mellom elektrodene 4 og 8 ifølge patentskriftet. Elektrodene er ikke av grafitt, og det tilveiebringes heller ikke en høyintensiv lysbue, og hvis partikkelformet materiale skal fordampes, blir det inført gjennom passasjen 20. British patent no. 1 035 191 deals with a process where halides are converted.; whereby a preheated gas is led into an arc zone between the electrodes 4 and 8 according to the patent document. The electrodes are not graphite, nor is a high-intensity arc provided, and if particulate material is to be vaporized, it is introduced through passage 20.

"Industrial and Engineering Chemistry", 1963, sider 16-23, omfatter en oversiktsartikkel som diskuterer flere plasmadannende apparater. Høyintensive lysbuer nevnes på side 22, og det angis at denne lysbuetype har., vært brukt, som en kilde for høy- intensivt lys og som varmekilde for kjemiske prosesser vedrørende høyt-smeltende materialer. Hvilken type av kjemiske prosesser det dreier seg om, "Industrial and Engineering Chemistry", 1963, pages 16-23, includes a review article discussing several plasma forming apparatus. High-intensity arcs are mentioned on page 22, and it is stated that this arc type has been used as a source for high-intensity light and as a heat source for chemical processes concerning high-melting materials. What type of chemical processes are involved,

er ikke angitt .Artikkelai nevner to forskjellige typer plasmageneratorer så som apparater av induksjonstypen. is not specified. The article mentions two different types of plasma generators such as induction type devices.

"Chemical Engineering News", 42 (1964), nr. 51, sider 44-45, beskriver bruken av en plasmaflamme i forbindelse med et flui-disert sjikt av elektrisk ledende partikler. Grafittelektroder er ikke nevnt, heller ikke behandling av partikkelformet materiale som suspendert i en bæregass ledes langs lysbué-og haleflamme-sonen. "Chemical Engineering News", 42 (1964), No. 51, pages 44-45, describes the use of a plasma flame in connection with a fluidized bed of electrically conductive particles. Graphite electrodes are not mentioned, nor is the treatment of particulate material suspended in a carrier gas guided along the arc and tail flame zone.

Apparatet ifølge oppfinnelsen er karakterisert ved et reaksjohskammer .(;2) .og en tilførselsanardning (29) for :dét partikkelformede materiale suspendert i 'en bæregass -for passasje langs sonen . for den ;mellomto r avstand fra hverandre .-.anordnede graf ittelektroder (9) opprettholdte lysbue (15) og haleflamme (16) med. høy entalpi. En foretrukken utførelsesform av apparatet går. ut på at tilførsels-anordningen (29). omfatter en. første pas-sasje; ( 31 ,i 32} f or tilførsel av det partikkelformede materiale og en.annen passasje (33) for-tilførsel av en bæregass. I henhold til en annen foretrukken ut-førelsesf orm omfatter apparatet en for-ioniseringsinnretning (14) anordnet i tilførselsonen for det i bæregass suspenderte partikkelformede materiale ovér passasjen mellom elektrodene (9). The apparatus according to the invention is characterized by a reaction chamber (2) and a supply device (29) for the particulate material suspended in a carrier gas for passage along the zone. for the ;between two r distance from each other .-.arranged graphite electrodes (9) maintained arc (15) and tail flame (16) with. high enthalpy. A preferred embodiment of the apparatus goes. onto the supply device (29). includes a first pass; ( 31 , in 32 ) for the supply of the particulate material and another passage (33) for the supply of a carrier gas. According to another preferred embodiment, the apparatus comprises a pre-ionization device (14) arranged in the supply zone for the particulate material suspended in the carrier gas over the passage between the electrodes (9).

Med et miljø med høy entalpi menes et miljø hvor det opp-rettholdes en høy gjennomsnittstemperatur, f.eks. i en-høy-intensiv plasmabue eller en kjernereaktor, i motsetning til en glødeutladning eller en stille bueutladning (i alminnelighet omtalt som an ikke over-ført bue), eller en " kol tom"-reaktor. En høyintensiv plasmabue defineres som en elektrisk buetilstand som består mellom minst to ele-kroder, hvilken buetilstand har en positiv elektrisk motstands karak-teristikk. Dette vil si at en økning i strømstyrken ledsagas av en øket spenning over buen. Ved en spesiell utforming fås denne høyinten-sive plasmabue ved at det slås en bue mellom to grafittelektroder som overbelastes slik at elektrodene i det minste delvis fordamper og tæ-res opp. En "haleflamme" (plasma-jet) er karakteristisk for an slik høyintensiv bue, og en slik bue i en to-atomisk gass vil skape tem-peraturer av størrelsesorden 4000-8500°C med relativt lave gasshastigheter i sammenligning med gasshastigheter som forekommer i buer av "ikke overført" type.' Den høyintensive buetilstand kan cgså fås ved andre arrangementer, f.eks. en anordning hvor en anode er porøs cg en gass tilføres bueregionen gjennom porene i anoden. An environment with high enthalpy means an environment where a high average temperature is maintained, e.g. in a high-intensity plasma arc or a nuclear reactor, as opposed to a glow discharge or a quiet arc discharge (commonly referred to as an un-transferred arc), or a "coal tom" reactor. A high-intensity plasma arc is defined as an electric arc condition that exists between at least two electrodes, which arc condition has a positive electrical resistance characteristic. This means that an increase in amperage is accompanied by an increased voltage across the arc. With a special design, this high-intensity plasma arc is obtained by striking an arc between two graphite electrodes which are overloaded so that the electrodes at least partially vaporize and corrode. A "tail flame" (plasma jet) is characteristic of such a high-intensity arc, and such an arc in a diatomic gas will create temperatures of the order of 4000-8500°C with relatively low gas velocities in comparison with gas velocities occurring in arcs of the "not transferred" type.' The high-intensity arc condition can also be obtained by other arrangements, e.g. a device where an anode is porous cg a gas is supplied to the arc region through the pores in the anode.

Ved en særskilt fremgangsmåte etableres en elektrisk bue mellom karbonholdige elektrodematerialer, og elektrodematerialet overbelastes så det etableres en buetilstand med en positiv elektrisk motstandskarakteristikk, hvorved man får en- langstrakt sone med høy entalpi fra hovedbuen langs haleflammen. Malm i partikkelform innføres ved et punkt foran buesonen og strømmer gjennom denne og haleflammen langs aksen for sonen med høy entalpi, og produktene samlas så i et samlesystem slik at de holder.seg i en form som passer for den videre behandling. I alminnelighet rives malmen,med av en transportgass for innføring og passasje gjennom høyentalpisonen. In a special method, an electric arc is established between carbon-containing electrode materials, and the electrode material is overloaded so that an arc condition with a positive electrical resistance characteristic is established, whereby an elongated zone with high enthalpy is obtained from the main arc along the tail flame. Particulate ore is introduced at a point in front of the arc zone and flows through this and the tail flame along the axis of the high enthalpy zone, and the products are then collected in a collection system so that they remain in a form suitable for further processing. In general, the ore is torn apart by a transport gas for introduction and passage through the high-enthalpy zone.

Ved en spesiell fremgangsmåte etableras det termiske miljø med høy energi i en halogan-eller halogenidholdig atmosfære, og malm i partikkelform innføres gjennom lysbuen, hvorved malmens innhold av platina danner forbindelser som lettere kan separeres ved kjente tekniske prosesser. In a special method, the high-energy thermal environment is established in a halogen- or halide-containing atmosphere, and ore in particulate form is introduced through the arc, whereby the ore's platinum content forms compounds that can be more easily separated by known technical processes.

Høyentalpi-miljøet kan også tilveiebringes i an reduserende atmosfære. Malm som inneholder nikkel og kobolt og som føras gjennom lysbuen i høyentalpisonen, reagerer kjemisk slik at metallene lettere blir tilgjengelige for utvinning ved vanlig teknikk. The high-enthalpy environment can also be provided in a reducing atmosphere. Ore containing nickel and cobalt and which is passed through the arc in the high-enthalpy zone, reacts chemically so that the metals become more readily available for extraction by conventional techniques.

Man har tidligere gjort forsøk på å smelte malmer med ikke overførte plåsmaflammer, dvs. hvor lysbuen ender inne i plasmaflammen, og plasmadannende gasser blåses gjennom lysbueregionen så at de kommer ut fra denne som fritt plasma, men man har hatt lite hell, fordi det tidligere har vært vanskelig å tilføre faste eller flytende partikler til den termiske høyenergisone uten at reaksjonssonen kveles eller tilstoppes eller at elektrodene foru-renses, eller det har vært vanskelig å holde reaktantene i høyenergi-sonen lenge nok til å oppnå den ønskede reaksjon. Tidligere reaksjonssysterner med plasmabuer som har vært gjennomført med hell, har normalt begrenset seg til gassformige reaktanter i høyenergi-sonen for den ikke overførte lysbue. Attempts have previously been made to melt ores with non-transferred plasma flames, i.e. where the arc ends inside the plasma flame, and plasma-forming gases are blown through the arc region so that they emerge from it as free plasma, but they have had little luck, because previously it has been difficult to supply solid or liquid particles to the thermal high-energy zone without the reaction zone being suffocated or clogged or the electrodes being contaminated, or it has been difficult to keep the reactants in the high-energy zone long enough to achieve the desired reaction. Previous successful plasma arc reaction systems have normally limited themselves to gaseous reactants in the high energy zone of the non-transmitted arc.

For første gang er det'mulig økonomisk å bruke faste eller flytende reaktanter i høyenergisohen for en plasmabue og få realistiske gjennomløp og utbytter, slik som skal beskrives i det følgende. Den heldige gjennomføring av denne prosess kan henføres til den kjennsgjerning at det brukes et miljø med høy entalpi, typisk i den høyintensive bue, hvor elektrodematerialet fordampes. Fordampningen av elektrodene synes å fremkalle en selvvasking, og dette eliminerer de kvelnings- og tilstoppings-problemer som man tidligere har møtt. Selv om Shear og Korman i U.S. patenter nr. 2 616 843 og 3 099 614 forstod at en høyenergi-form kunne brukes, så mente de at malmen måtte innesluttes i elektroden for å få passende kontakt mellom malmen og buesonen. For the first time, it is economically possible to use solid or liquid reactants in the high-energy sohn for a plasma arc and obtain realistic throughputs and yields, as will be described in the following. The successful completion of this process can be attributed to the fact that a high enthalpy environment is used, typically in the high-intensity arc, where the electrode material is vaporized. The evaporation of the electrodes seems to induce a self-washing, and this eliminates the suffocation and clogging problems that have previously been encountered. Although Shear and Korman in the U.S. patents Nos. 2,616,843 and 3,099,614 understood that a high-energy form could be used, so they believed that the ore had to be enclosed in the electrode to make adequate contact between the ore and the arc zone.

Apparatet ifølge oppfinnelsen gjør det mulig å oppnå forbedret utnyttelse av malmer, konsentrater og rester som inneholder verdifulle metaller. Apparatet kan anvendes til utførelse av en rekke reaksjoner, hvorav følgende er typiske: The apparatus according to the invention makes it possible to achieve improved utilization of ores, concentrates and residues containing valuable metals. The apparatus can be used to carry out a number of reactions, of which the following are typical:

Metalloksyder til metall Metal oxides to metal

Metalloksyder til metallhalogenidér Metal oxides to metal halides

Metallhalogenider til metaller Metal halides to metals

Dissosiasjon av komplekse mineraler til enkle forbindelser. Dissociation of complex minerals into simple compounds.

Når malmer eller konsentrater normalt bearbeides for utvinning av innholdet av primærmetall, får man ut gangarten, som gjerne består av oksyder og silikater av slike metaller som jern, aluminium og magnesium, bg som kan utgjøre en høy prosentdel av . totalvekten, som en metallurgisk slagg eller i.form av et avfalls-residuum. Ved" hjelp av apparatet ifølge oppfinnelsen kan økede mengder av mineralske forbindelser, metallverdier og gangart-mineraler forandres og omdannes til rene forbindelser av teknisk verdi, for eksempel A^O.^, MgO, amorft Si02 eller metallisk Al og Mg i tillegg til primærmetallet. When ores or concentrates are normally processed to extract the primary metal content, gangue is obtained, which often consists of oxides and silicates of such metals as iron, aluminum and magnesium, bg which can make up a high percentage of . the total weight, as a metallurgical slag or in the form of a waste residue. With the aid of the device according to the invention, increased quantities of mineral compounds, metal values and gangart minerals can be changed and converted into pure compounds of technical value, for example A^O.^, MgO, amorphous SiO2 or metallic Al and Mg in addition to the primary metal .

Oppfinnelsen skal nå. beskrives mer detaljert med hen-visning til tegningen hvor; The invention must now. is described in more detail with reference to the drawing where;

Fig. 1 viser typiske bueutladningsområder. Fig. 1 shows typical arc discharge areas.

Fig. 2 er en skjematisk.fremstilling av en utforming av apparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse. Fig. 3 er en fremstilling av et system som omfatter det apparat som er vist på fig. 2. Fig. 2 is a schematic representation of a design of the apparatus according to the present invention. Fig. 3 is a representation of a system comprising the apparatus shown in fig. 2.

Fig. 4 er et skjematisk flytskjema . Fig. 4 is a schematic flow chart.

Fig. 5 er et skjematisk flytskjema med visse nødvendige elektriske installasjoner, forøvrig i samsvar med fig. 4. Fig. 5 is a schematic flow chart with certain necessary electrical installations, otherwise in accordance with fig. 4.

Som nevnt angår oppfinnelsen termiske miljøer med høy entalpi, og den vil bli beskrevet spesielt i forbindelse, med høy-energi -lysbuer . Disse lysbuer kan skilles fra andre former for bueutladninger som tidligere er blitt anvendt, og de forskjellige former er oppsummert på fig. 1, som skjematisk viser typiske ut-ladnings områder i relasjon til strømtetthet og trykk/feltstyrke og bygger på publikasjonen "Chemical Kinetics of Gas Reactions" av V.N. Kondrafev, utgitt av Addison og Wesley 1964. Slike høyintensive lysbuer frembringes ved meget høye strømtettheter i motsetning til f.eks. stille utladning, som fremkommer ved lave strømtettheter. As mentioned, the invention concerns thermal environments with high enthalpy, and it will be described in particular in connection with high-energy electric arcs. These arcs can be distinguished from other forms of arc discharges that have been used in the past, and the different forms are summarized in fig. 1, which schematically shows typical discharge areas in relation to current density and pressure/field strength and is based on the publication "Chemical Kinetics of Gas Reactions" by V.N. Kondrafev, published by Addison and Wesley 1964. Such high-intensity arcs are produced at very high current densities in contrast to e.g. silent discharge, which occurs at low current densities.

I figurene 2 og 3 vises en ovn i henhold til den foreliggende oppfinnelse, sammen med noe av det tilleggsutstyr som er knyttet til aen. Figures 2 and 3 show an oven according to the present invention, together with some of the additional equipment associated with it.

Ovnen, som generelt er angitt med 1, omfatter et reaksjonskammer 2 av korrosjorisresistent materiale som rustfritt stål, og inn i dette raker elektrodeholdere 3 °S 4 gjennom gasslukke-ringer 5 og keramiske isoleringsskiver 6 anbragt i lokket 12. Elektrodeholderne 3 og 4 er fortrinnsvis væskekjolet gjennom inn-løpene 7 og utlop 8, og avhengig av den krafttilførsel man vil bruke kan de lages av enhver god elektrisk leder som wolfram, kobber-tellur, kobber, aluminium eller forskjellige kombinasjoner av disse. Elektrodeholderne 3 og 4 er innrettet til regulering både vertikalt og horisontalt for å holde elektrodeavstanden under drift. Grafitelektroder 9 holdes i holderne 3 °S 4 på The oven, which is generally indicated by 1, comprises a reaction chamber 2 of corrosion-resistant material such as stainless steel, into which electrode holders 3 °S 4 extend through gas shut-off rings 5 and ceramic insulating discs 6 placed in the lid 12. The electrode holders 3 and 4 are preferably the liquid jacket through the inlets 7 and outlet 8, and depending on the power supply one wants to use, they can be made of any good electrical conductor such as tungsten, copper-tellurium, copper, aluminum or various combinations of these. The electrode holders 3 and 4 are designed for regulation both vertically and horizontally to maintain the electrode distance during operation. Graphite electrodes 9 are held in the holders 3 °S 4 on

kjent måte som ved'fastspenning eller skruer, og under driften fordamper endene av nevnte elektroder i en selvrensende operasjon, og de skaffer-også karbon som kan virke som reduksjonsmiddel for tilforselsmaterialene eller bare unnslippe sorn et oksyd av karbon. Grafitelektoder er mest passende til dette bruk, men under visse forhold kan andre elektrodematerialer som ikke forurenser eller forstyrrer de beskrevne reaksjoner også brukes. Kraften tilfores til elektrodeholderne via ledninger 10 og 11 fra en kraftkilde (ikke vist). Oppfinnelsen omfatter både vekseistrom og likestrom, avhengig av arten av det materiale som skal behandles, elektrodeutformningen og den tilgjengelige kraftkilde. known way such as by clamping or screws, and during operation the ends of said electrodes evaporate in a self-cleaning operation, and they also obtain carbon which can act as a reducing agent for the feed materials or simply escape sor an oxide of carbon. Graphite electrodes are most suitable for this use, but under certain conditions other electrode materials that do not contaminate or interfere with the described reactions can also be used. The power is supplied to the electrode holders via lines 10 and 11 from a power source (not shown). The invention includes both alternating current and direct current, depending on the nature of the material to be treated, the electrode design and the available power source.

I den utformning sorn er vist i fig. 2 fant man vekseistrom hensiktsmessig, og dan ble passende satt omkring 55 volt og 1100 ampere ved 4°° Hz. Med denne kraftkilde fant man at de vanskeligheter man motte med å opprettholde en stabil bue kunne i det minste delvis overvinnes ved passende elektrodeavstand ved å skyte inn en hdyspent,. hoyf rekvent strom med lavt- amperetall på hovedkraftkilden. Typisk kan brukes en 6 kw 5 mHZ strom. Alternativt, eller i tillegg, kan i det minste en del av bære-.gassen forioniseres for den passerer hovedelektrodene 9> hvorved sikres en kontinuerlig ledende bane for hovedkrafttilforselen. Nevnte bæregass kan lettvint for-ioniseres i en for-ioniserings-, enhet som også er montert i lokket 12. I fig. 2 er denne-enhet vist over elektrodene 9 for lettvinthe-t.s skyld-, men man vil innse, at denne ovn kan såvel drives i horisontalplan som i vertikalplan.. In the design shown in fig. 2, the exchange space was found suitable, and then it was suitably set at around 55 volts and 1100 amperes at 4°° Hz. With this power source it was found that the difficulties encountered in maintaining a stable arc could be at least partially overcome by suitable electrode spacing by firing in a hdyspent,. high frequency current with low amperage on the main power source. Typically a 6 kw 5 mHZ current can be used. Alternatively, or in addition, at least part of the carrier gas can be ionized before it passes the main electrodes 9>, thereby ensuring a continuous conducting path for the main power supply. Said carrier gas can easily be pre-ionized in a pre-ionization unit which is also mounted in the lid 12. In fig. 2, this unit is shown above the electrodes 9 for the sake of convenience, but one will realize that this oven can be operated in a horizontal plane as well as in a vertical plane.

For-ioniseringsenheten 14 omfatter et jordet kontroll-hode 17 montert gjennom den keramiske skive. 6 og utstyrt med utvendige vannkjolespiraler 18. En ringformig vannkjolt elektrode 19> fortrinnsvis av wolfram, utgjor den nedre"ende av 17. En elektrode 20, fortrinnsvis også av wolfram, er montert i en holder 21 vertikalt over ringen i nevnte elektrode 19, og utstyrt med en knott for hoyderegulering 22 som dreier holderen 21 i den gjengede del 23 for å regulere stillingen av elektroden 20. Kraften tilfores elektroden 20 gjennom e;: ledning 24 fra en kraftkilde som ikke er vist. En bue slås mellom elektrodene 19 og 20, og en gass, fortrinnsvis men ikke nodvendigvis en inert gass, sendes gjennorn buesonen 25 fra innlopet 26 og danner et lav-intensivt plasma 30* Argon eller nitrogen er særlig passende gasser i denne for-ioniseringsenhet. Væske-kjoling tilfores elektroden 19 via innlop 27 og utlop 28. Når buesonen 25 er stabilisert innfores en bæregass for hovedplasmaet mellom elektrodene 9 til det for-ioniserende plasma via innlopene 29* Den for-ioniserte gasstrom 30 innstilles over hovedelektrodene, og de delvis ioniserte gasser fores inn i hoyinten-sitetsbuen 15 som dannes mellom elektrodespissene 9* Når den forrioniserende gasstrom JO, hovedbuen 15 og haleflammen l6 er stabilisert kan malmtilforselen startes og innfores i ovnen gjennom innlopene 29 blandet med bæregassen for det hoyintense plasma. Denne gass kan være inert, men mere vanlig er reaktantgass som naturgass, luft eller hydrogen. Malm, eller andre faste eller flytende reaktanter, lagres i en vanlig matebeholder som har en vanlig matemekanisme for å trekke tilforselsmaterialet fra beholderen med jevn, regulert og forutbestemt hastighet. The pre-ionization unit 14 comprises a grounded control head 17 mounted through the ceramic disc. 6 and equipped with external water-jacketed spirals 18. An annular water-jacketed electrode 19, preferably of tungsten, forms the lower end of 17. An electrode 20, preferably also of tungsten, is mounted in a holder 21 vertically above the ring in said electrode 19, and equipped with a height adjustment knob 22 which rotates the holder 21 in the threaded part 23 to adjust the position of the electrode 20. The power is supplied to the electrode 20 through a line 24 from a power source not shown. An arc is struck between the electrodes 19 and 20 , and a gas, preferably but not necessarily an inert gas, is sent to the arc zone 25 from the inlet 26 and forms a low-intensity plasma 30* Argon or nitrogen are particularly suitable gases in this pre-ionization unit. 27 and outlet 28. When the arc zone 25 is stabilized, a carrier gas for the main plasma is introduced between the electrodes 9 to the pre-ionizing plasma via the inlets 29* The pre-ionized gas flow 30 is set above electrodes, and the partially ionized gases are fed into the high-intensity arc 15 which is formed between the electrode tips 9* When the pre-ionizing gas stream JO, the main arc 15 and the tail flame 16 are stabilized, the ore supply can be started and fed into the furnace through the inlets 29 mixed with the carrier gas for the high-intensity plasma . This gas can be inert, but reactant gas such as natural gas, air or hydrogen is more common. Ore, or other solid or liquid reactants, is stored in a conventional feed container which has a conventional feed mechanism to draw the feed material from the container at a uniform, regulated and predetermined rate.

Efter at de har passert gjennom lavintensitets-plasmaet 30, hovedbuen 15 og haleflammen lo, kjoles reaktanlene i reaksjonskammeret 2. Kammeret 2 omfatter en del med parallelle, sider 35 og en avskåret konisk hellende del 36, og det kan inneholde ytre og indre kontrollerte kjolemidler som vanndusjer eller gass-kjolestråler (ikke vist) for å regulere temperaturen i forskjellige nivåer i reaksjonskammeret. Det er nodvendig at reaksjonskammeret er stort nok til å rumme plasmaflammen lb og gi tilstrekkelig oppholdstid til å avslutte reaksjonene, same gi en tilstrekkelig grad av avkjoling. En vanlig, hoyeffektiv våt-skrubber 3& (fig. 3) kan forbindes direkte med utlSpet 37 i re ak-sjonskammeret. Denne skrubber-: har den'tredobbelte hensikt å fjerne varme fra avlopet, såvel fast som gassformig, samle opp faste produkter og opplose opploselige produkter av de kjemiske reaksjoner. Hvis man vil kan en ekstra oppsamlingskrets omfattende en magnetisk separator (som skjematisk er angitt'ved 40) og et filterhus 42 brukes. After passing through the low intensity plasma 30, the main arc 15 and the tail flame, the reactants are quenched in the reaction chamber 2. The chamber 2 comprises a portion with parallel sides 35 and a truncated conically inclined portion 36, and it may contain external and internal controlled quenching means such as water showers or gas jets (not shown) to regulate the temperature in different levels of the reaction chamber. It is necessary that the reaction chamber is large enough to accommodate the plasma flame lb and provide sufficient residence time to end the reactions, as well as provide a sufficient degree of cooling. A normal, highly efficient wet scrubber 3& (fig. 3) can be connected directly to the outlet 37 in the reaction chamber. This scrubber has the triple purpose of removing heat from the sewage, both solid and gaseous, collecting solid products and dissolving soluble products of the chemical reactions. If desired, an additional collection circuit comprising a magnetic separator (which is schematically indicated at 40) and a filter housing 42 can be used.

I den utformning som er vist i figurene 2 og 3 brukes et enkelt par elektroder, men fagfolk vil innse at det kan brukes flere elektroder. I prinsippet er driften av slike utformninger denXsamme som i fig. 2 og 3, og den kan gjennomfores ved veksel-strom eller likestrom. In the design shown in Figures 2 and 3, a single pair of electrodes is used, but those skilled in the art will recognize that multiple electrodes may be used. In principle, the operation of such designs is the same as in fig. 2 and 3, and it can be carried through with alternating current or direct current.

^^Under driften prepareres tilforselsmaterialet, såsom malm, ved at partikkelstorrelsen reduseres til ca. 100$ gjennom 30 mesh, ved enhver standard malmberedningsmetode, fulgt av fullstendig torring. ^^During operation, the feed material, such as ore, is prepared by reducing the particle size to approx. 100$ through 30 mesh, by any standard ore preparation method, followed by complete drying.

Den preparerte tilforsel lagres i en matebeholder 31 med jevn og regulert utlopshastighet, den måles gjennom et system av roterende ventiler 32 eller lignende innretninger som tjener som gasslukkere for å hindre tilbakeslag av ovnsgassen, og så sendes den til en blandeinnretning 34 hvor den blandes med en bæregass som kommer inn gjennom innlopet 33* Bæregassen kan være relativt inert, for eksempel nitrogen eller argon, eller den kan være en av reaktantene, for eksempel klor, karbonmonaksyd, luft eller oksygen, avhengig av hvilke reaksjoner som onskes. I de former av apparatet som er vist i fig. 2 og 3 sproytes tilforselsmaterialet og bæregassen via innlopene 29 inn i den gassflamme 30 som er dannet i for-ioniseringsenheten 14 som bekvemt kan være en vanlig vekselstroms plasmafakkel. Denne produserer typisk en flamme omtrent 6 mm i diameter og 2,5 cm lang med 10 kw krafttil-førsel. The prepared supply is stored in a feed container 31 with a uniform and regulated discharge rate, it is metered through a system of rotary valves 32 or similar devices that serve as gas shut-offs to prevent backflow of the furnace gas, and then it is sent to a mixing device 34 where it is mixed with a carrier gas entering through the inlet 33* The carrier gas may be relatively inert, for example nitrogen or argon, or it may be one of the reactants, for example chlorine, carbon monoxide, air or oxygen, depending on which reactions are desired. In the forms of the apparatus shown in fig. 2 and 3, the supply material and the carrier gas are sprayed via the inlets 29 into the gas flame 30 which is formed in the pre-ionization unit 14, which can conveniently be an ordinary alternating current plasma torch. This typically produces a flame approximately 6 mm in diameter and 2.5 cm long with a 10 kW power supply.

Matematerialene suspenderes således i en delvis ionisert gasstrom som så rettes mot det termiske hoyentalpi-miljo i hovedbuen 15 og haleflammen 16, som frembringes ved krafttilførsel til grafitelektrodene 9 som er forbundet med en 4°0 perioders veksel-stromkrets (ikke vist). Man har funnet at den for-ioniserte gass-strom er onskelig for å vedlikeholde en elektrisk bane mellom grafitelektrodene, men at hvis elektrodeavstanden okes, for eksempel for å oke tilførselen, kan kretsen bli brutt og buen slukket. For å hindre dette og for å sikre kontinuerlig drift av buen kan man slutte en strom på fem-megacykler fra en oscillator over elektrodene 9» Denne hoyspente strom med lav stromstyrke gir en alltid tilstedeværende ionisert bane langs elektrodene for den 4°0 perioders strom. Alternativt kan en relativt lav-spent likestrom tilfores over elektrodene 9> og i dette til- The feed materials are thus suspended in a partially ionized gas flow which is then directed towards the high-enthalpy thermal environment in the main arc 15 and the tail flame 16, which is produced by supplying power to the graphite electrodes 9 which are connected to a 4°0 period alternating current circuit (not shown). It has been found that the pre-ionized gas current is desirable to maintain an electrical path between the graphite electrodes, but that if the electrode spacing is increased, for example to increase the supply, the circuit may be broken and the arc extinguished. To prevent this and to ensure continuous operation of the arc, a current of five megacycles can be connected from an oscillator over the electrodes 9". This high-voltage current with low amperage provides an ever-present ionized path along the electrodes for the 4°0 period current. Alternatively, a relatively low-voltage direct current can be supplied across the electrodes 9> and in this

felle er den overlagte hoyfrekvente strom unodvendig for å trap, the superimposed high-frequency current is unnecessary to

hindre at buen slukker. Andre metoder til å stabilisere buen vil lett frembu seg for fagfolk. Krafttilførselen til elektrodene 9 kan variere over et bredt område, og elektrodediameteren kan også variere med krafttilforselen for å opprettholde en hoy stromtetthet ved elektrodeflaten, tilstrekkelig til å fremkalle en positiv motstandskarakteristikk på hovedbuen 15. Hvis det brukes flere elektroder behoves for-ioniseringen av bæregassen og forvarmningen av mategodset ikke nodvendigvis, og derfor kan i noen tilfeller den for-ioniserende enhet sloyfes. Tilsvarende behover det ikke å være nodvendig å legge en strom over hoved-buestrommen for å stabilisere buen. prevent the arc from extinguishing. Other methods of stabilizing the arch will readily present themselves to those skilled in the art. The power supply to the electrodes 9 can vary over a wide range, and the electrode diameter can also vary with the power supply in order to maintain a high current density at the electrode surface, sufficient to induce a positive resistance characteristic on the main arc 15. If several electrodes are used, the pre-ionization of the carrier gas and the preheating of the feedstock is not necessary, and therefore in some cases the pre-ionizing unit can be switched off. Correspondingly, it need not be necessary to lay a current over the main arc current to stabilize the arc.

Som fagfolk på plasmaområdet vil innse, kan den haleflamme som skapes i en hoyintens plasmafakkel med elektroder som forbrukes være opp til l8 tommer eller 45 cm lang ved 50 kw eller endog lenger, avhengig av den tilgjengelige kraft, og den kan være så varm som 8000-10000°C ved basis. Flammen har relativt lav hastighet, og det er derfor mulig å oppnå særdeles lange oppholdstider for materialer som sendes gjennom flammen. Videre kan ioniseringsgraden i haleflammen til et hoyintensivt plasma være så hoy som 10-^.0$, i motsetning til den lavintense bue hvor ionisasjonen sjelden overstiger 5$« I denne hoyenergetiske tilstand gjenforener de frie ioner seg efter de normale kinetiske lover og termodynamikken slik at de soker den laveste energitil-stand. Noen reaksjoner kan skje i plasmasonens hoyeste temperatur-område, men andre kan skje når reaktantene avkjoles til under dissosiasjonstemperaturen for det onskede produkt når de kommer ut av hoyentalpi-sonen. I mange tilfelle kan det fri metall fremstilles,, mens det i andre dannes enkle metallforbindelser fra komplekse utgangsmaterialer som så kan ekstraheres ved vanlige pyrometallurgiske eller hydrometallurgiske fremgangsmåter. Igjen i andre tilfeller kan det dannes en metallforbindelse som er tilgjengelig for videre behandling gjennom plasma-sonen under andre prosessbetingelser for å fremstille det frie metall i en totrinns prosess. As those skilled in the plasma field will appreciate, the tail flame created in a high-intensity plasma torch with consumable electrodes can be up to 18 inches or 45 cm long at 50 kw or even longer, depending on the power available, and can be as hot as 8000 -10000°C at base. The flame has a relatively low speed, and it is therefore possible to achieve extremely long residence times for materials sent through the flame. Furthermore, the degree of ionization in the tail flame of a high-intensity plasma can be as high as 10-^.0$, in contrast to the low-intensity arc where the ionization rarely exceeds 5$« In this high-energy state, the free ions recombine according to the normal kinetic laws and thermodynamics as that they seek the lowest energy state. Some reactions may occur in the plasma zone's highest temperature range, but others may occur when the reactants are cooled to below the dissociation temperature of the desired product when they exit the high enthalpy zone. In many cases the free metal can be produced, while in others simple metal compounds are formed from complex starting materials which can then be extracted by ordinary pyrometallurgical or hydrometallurgical methods. Again in other cases, a metal compound may be formed which is available for further processing through the plasma zone under other process conditions to produce the free metal in a two-step process.

Plåsma-haleflammen fra den hoyintense bue rettes inn i reaksjons- og kjolekammeret 2, hvor regulert kjoling kan oppnås ved ytre eller indre vanndusjer (ikke vist), stråler av kjole-gass eller andre midler. Man har funnet at mange onskede reaksjoner skjer når reaktantene er avkjolt til ca. 1080°C., men denne temperatur er helt avhengig av reaktantene som brukes, og som for nevnt er avkjoling ikke avgjorende i alle tilfeller. Ovnsproduktene, både faste og gassformige, går direkte fra reaksjonskammeret, og som det klarere er angitt i figurene 4 og 5 som er flytediagrammer for prosessen, kan de samles i en rekke våtskrubbere og annet vanlig oppsamlingsutstyr for stov. De opplosninger og faste stoffer som utvinnes fra gassystemet bearbeides til utvinning av metallverdier i form av raffinerte metaller eller salgbare produkter med vanlig metallurgisk teknikk. The plasma tail flame from the high-intensity arc is directed into the reaction and cloak chamber 2, where regulated cloaking can be achieved by external or internal water showers (not shown), jets of cloak gas or other means. It has been found that many desired reactions occur when the reactants are cooled to approx. 1080°C., but this temperature is completely dependent on the reactants used, and as mentioned, cooling is not decisive in all cases. The furnace products, both solid and gaseous, pass directly from the reaction chamber and, as is more clearly indicated in Figures 4 and 5 which are process flow diagrams, can be collected in a variety of wet scrubbers and other common dust collection equipment. The solutions and solids extracted from the gas system are processed to extract metal values in the form of refined metals or salable products using normal metallurgical techniques.

Eksempel 1. Example 1.

I en rekke forsok som her skal gjengis ble brukt et eks-traksjonsresiduum fra Sherritt-Gordon Mines Ltd. som råmateriale. Dette residuum er et relativt komplekst avfallsprodukt fra trykk-ekstrahering av et Ni-Co-konsentrat, og som ennu inneholder nikkel og kobolt i en form som man tidligere ikke anså for ut-nyttbar.. In a series of experiments that will be reproduced here, an extraction residue from Sherritt-Gordon Mines Ltd was used. as raw material. This residue is a relatively complex waste product from the pressure extraction of a Ni-Co concentrate, and which still contains nickel and cobalt in a form that was previously not considered usable.

For hvert forsok ble ovnen (som vist i fig. 2), stov-samlere og alle indre flater omhyggelig renset for å hindre foru-rensning og sikre ensartede betingelser. Tilforselsmaterialet ble veiet inn i matebéholderen.400-cyklers -generatoren for for-ioniserings- og hovedkretsene ble startet og synkronisert. For-ioniseringsenheten ble- så startet, idet man vanligvis brukte tre 400 eyklers motorgeneratorer og argongass som piasmamedium. Når driften vai*, blitt stabil bie hoved-ioniseringsenheten startet, i alminnelighet med syv 400 eyklers motorgeneratcrer og med luft, nitrogen eller hydrogen som plasma- og reaktantgass. Så snart driften var stabilisert ble materen satt i gang og drevet med forutbestemt hastighet til beholderen var tom. Da forsoket var ferdig, ble alle torre materialer samlet fra hele apparatet, analysert -og veiet, og skrubberens opp-losningsvolurn ble målt. Opplosningen fikk bunnfellws over natten og fast stoff ble fraskilt ved filtrering. For each trial, the oven (as shown in Fig. 2), dust collectors and all internal surfaces were carefully cleaned to prevent contamination and ensure uniform conditions. The feed material was weighed into the matebé holder. The 400-cycle generator for the pre-ionization and main circuits was started and synchronized. The pre-ionization unit was then started, usually using three 400 eukler engine generators and argon gas as plasma medium. When the operation vai*, became stable, the main ionization unit was started, generally with seven 400 eukler engine generators and with air, nitrogen or hydrogen as plasma and reactant gas. As soon as the operation was stabilized, the feeder was started and operated at a predetermined speed until the container was empty. When the experiment was finished, all dry materials were collected from the entire apparatus, analyzed and weighed, and the scrubber's dissolution volume was measured. The solution was allowed to settle overnight and the solid was separated by filtration.

De faste ovnsprodukter som ble oppsamlet i posefiltret ble omhyggelig analysert og 50 gram ble utlutet i 16 timer ved værelsestemperatur i åpen kolbe med 100 ml ammoniumhydroksyd (2o^NH^) og 25 gram ammoniumkarbonat. Denne behandling viste at 66,6$ av den nikkel som fantes i utgangsmaterialet kunne eks- " traheres fra det bearbeidede stoff ved en enkel utiucning (intet trykk)- Man vil huske at utgangsmaterialet er en rest efter nik-kelutlutning under trykk. Ovennevnte resultat er derfor meget gunstig, og det angir at passasjen gjennom høy-entaipi-sonen har medført at en stor del av nikkelinnholdet i residuet efter trykk-ekstraksjonen er gjort oppløselig. Som en dobbeltprøve på effek-tiviteten av behandlingen ble det gjort lignende forsøk med ekstraksjon av trykkutlutningsresten, og under de beste laboratorie-betingelser fant man at bare 23,7 % av nikkelet kunne gjøres opp-løselig. The solid furnace products collected in the bag filter were carefully analyzed and 50 grams were leached for 16 hours at room temperature in an open flask with 100 ml of ammonium hydroxide (2o^NH^) and 25 grams of ammonium carbonate. This treatment showed that 66.6$ of the nickel contained in the starting material could be extracted from the processed material by a simple leaching (no pressure) - It will be remembered that the starting material is a residue after nickel leaching under pressure. The above result is therefore very favorable, and it indicates that the passage through the high-entaipi zone has meant that a large part of the nickel content in the residue after the pressure extraction has been made soluble. As a double test of the effectiveness of the treatment, a similar experiment was carried out with extraction of the pressure leaching residue, and under the best laboratory conditions it was found that only 23.7% of the nickel could be made soluble.

Det ble gjort nye forsøk for å bestemme virkningene av andre reaktanter, slik som nedenfor anført: New experiments were made to determine the effects of other reactants, as listed below:

FORSØK 2 ATTEMPT 2

Dette forsøk ble gjort for å få visshet for om nikkelinnholdet kunne kloreres, og heller enn å bruke klor i plasmaso-nen ble natriumklorid tilsatt til mategodset. This experiment was done to find out whether the nickel content could be chlorinated, and rather than using chlorine in the plasma zone, sodium chloride was added to the feed.

FORSØK H- 8 ATTEMPT H- 8

ARBEIDSDATA WORK DATA

Ovnsproduktene ble sendt direkte til skrubberen. Resultatene er vist i tabell 3. The furnace products were sent directly to the scrubber. The results are shown in table 3.

Av disse resultater fremgår at ca. 75 % av mategodset ble oppfanget enten som fast stoff i skrubberen eller som støv på bunnen av reaksjonskammeret. From these results it appears that approx. 75% of the feed was collected either as solid matter in the scrubber or as dust on the bottom of the reaction chamber.

Det ble tatt prøver av hvert av produktene, og som før utlutet med ammoniumhydroksyd. En nikkelbalanse viser virkningen av plasmabehandlingen på utlutningsegenskapene. Samples were taken of each of the products and, as before, leached with ammonium hydroxide. A nickel balance shows the effect of the plasma treatment on the leaching properties.

Gått i oppløsning .15 %. I oppløsning ved ammoniumhydroksydutluting av ubehandlet grunnsubstans H-8- 26 %. Dissolved .15%. In solution by ammonium hydroxide leaching of untreated basic substance H-8- 26%.

I dette tilfelle har den spesielle behandling med Nacl ikke gjort nikkelinnholdet i residuet merkbart mere ekstraher-bart ved enkel utlutingsteknikk. In this case, the special treatment with NaCl has not made the nickel content in the residue noticeably more extractable by a simple leaching technique.

FORSØK 3 ATTEMPT 3

Ennu et forsøk ble gjort med hydrogen som reaktantgass i hovedbuen. Det ble ikke satt klor til atmosfæren i dette tilfelle. Another attempt was made with hydrogen as reactant gas in the main arc. No chlorine was added to the atmosphere in this case.

ARBEIDSDATA WORK DATA

Resultatene er gjengitt i tabell 4. The results are reproduced in table 4.

Man ser at igjen er en betraktelig del av mategodset så sterkt påvirket av passasjen gjennom buen at det ble overført til en gass eller så fine partikler at det ikke ble tilbakeholdt i utvinningssystemet. Søkeren anser dette som et meget overrasken-de og viktig trekk. Etter passasjen gjennom buesonen ble de en-kelte produkter utvunnet fra . forskjellige deler av utstyret og underkastet en ammoniakk-ekstraksjon med følgende resultater: It can be seen that again a considerable part of the feedstock is so strongly affected by the passage through the arc that it was transferred to a gas or such fine particles that it was not retained in the extraction system. The applicant considers this a very surprising and important move. After the passage through the arc zone, the single products were extracted from . different parts of the equipment and subjected to an ammonia extraction with the following results:

Siden utgangsprøven viser at bare 26,19 % av nikkelinnholdet kan utvinnes med ammoniakkekstråksjon, og opp til 34,26 % kan utvinnes efter behandlingen, så kan buebehandlirigen fremkalle øket oppløselighet av nikkelet i residuet efter trykkutlutingen. Et slikt resuTtat bygger naturligvis på den forutsetning at den del som det ikke er redegjort for, foreligger som en gass som lett kunne behandles i et mere utviklet gjenvinningssystem, byg-get til å fange opp gasser. Since the initial sample shows that only 26.19% of the nickel content can be recovered with ammonia extraction, and up to 34.26% can be recovered after the treatment, the arc treatment can cause increased solubility of the nickel in the residue after the pressure leaching. Such a result is naturally based on the assumption that the part that has not been accounted for exists as a gas that could easily be processed in a more developed recovery system, built to capture gases.

jEksempel 2 jExample 2

I det forsøk som her er gjengitt ble det brukt en lignende fremgangsmåte som i eksempel 1 med Tulameen-sand som utgangsmateriale sammen med en tilsetning av NaCl som et alternativ til In the experiment reproduced here, a similar procedure was used as in example 1 with Tulameen sand as starting material together with an addition of NaCl as an alternative to

å bruke klorgass som bærer. to use chlorine gas as a carrier.

Tulameen-sanden stammer fra en elveavleiring som i stør-relse varierer fra grus til fin sand og leire. Nye arbeider hvor atomabsorpsjonsteknikk ble brukt, har vist at dette stoff inneholder gull, sølv, platina og andre metaller av platinagruppen. The Tulameen sand originates from a river deposit that varies in size from gravel to fine sand and clay. Recent work using atomic absorption techniques has shown that this substance contains gold, silver, platinum and other metals of the platinum group.

Disse edle metaller opptrer delvis som meget findelt fritt metall, dels som fritt metall utfelt i en masse av magnetitt og/eller kromitt, og man antar, dels i form av mineralkomp-lekser. These noble metals appear partly as very finely divided free metal, partly as free metal precipitated in a mass of magnetite and/or chromite, and, one assumes, partly in the form of mineral complexes.

Det er også beviser for at slik sand inneholder verdier There is also evidence that such sand contains values

i form av andre "tunge" metaller som euxenitt, columbitt, monasitt, rutil, ilmenitt, kromitt, magnetitt, etc. Ved kjente metoder til behandling av malm kan utvinnes et komplekst, tungt konsentrat. Det ville være meget vanskelig, besværlig og kostbart å behandle -dette komplekse konsentrat med vanlig metallurgisk ekstraksjons-teknikk for optimal teknisk utvinning av metallverdiene. Disso-siering av de komplekse mineraler i det høyenergimiljø som er karakteristisk for et plasma og omdannelse til enklere forbindelser på kontinuerlig måte byr metallurgen en enklere vei til utvinning av mere av det metall som finnes. in the form of other "heavy" metals such as euxenite, columbite, monazite, rutile, ilmenite, chromite, magnetite, etc. With known methods for treating ore, a complex, heavy concentrate can be extracted. It would be very difficult, cumbersome and expensive to process this complex concentrate with ordinary metallurgical extraction techniques for optimal technical extraction of the metal values. Dissociating the complex minerals in the high-energy environment that is characteristic of a plasma and transforming them into simpler compounds in a continuous manner offers the metallurgist an easier way to extract more of the metal that is present.

Den sandprøve som ble bearbeidet hadde en mesh-størrelse på ca. 100 % gjennom 30 mesh og en tilnærmet utgangsanalyse på: The sand sample that was processed had a mesh size of approx. 100% through 30 mesh and an approximate output analysis of:

Denne prøven ble fylt i matebeholderen sammen med en 10 % tilsetning av NaCl som skulle gi tilstrekkelig kloridioner til de ønskede reaksjoner. Alternativt kunne klor brukes som bæregass. This sample was filled into the feed container together with a 10% addition of NaCl which should provide sufficient chloride ions for the desired reactions. Alternatively, chlorine could be used as a carrier gas.

For-ioniserings-plasmaet ble igangsatt ved å slå en bue mellom elektrodene 19 og 20 med en kraftkilde på ca. 10 kw veksel-strøm fra tre motorgeneratorsett 53. Argon ble innført under trykk gjennom innløpet 26 som for-ioniseringsgass. Da for-ioniserings-plasmabuen var stabilisert, ble luft sluppet inn gjennom innløpet 33 og innløpene 29, og hovedbuen 15 ble slått mellom elektrodene The pre-ionization plasma was initiated by striking an arc between electrodes 19 and 20 with a power source of approx. 10 kw alternating current from three motor generator sets 53. Argon was introduced under pressure through inlet 26 as pre-ionization gas. When the pre-ionization plasma arc was stabilized, air was admitted through inlet 33 and inlets 29, and the main arc 15 was struck between the electrodes

9 med en kraftkilde på 55 volt, 1150 amp. og 400 Hz fra .7 motorgeneratorsett 54 via en isolerende transformator 55. Over hovedkraftkilden ble spent en høyfrekvent vekselstrøm med høy spenning, lavt amperetall og 5 MHz fra en oscillator 56 for å stabilisere bu-en. Da hele systemet var stabilisert ble materen 57 på beholderen 31 startet, og det stoff som inneholder de edle metaller ble ført 9 with a power source of 55 volts, 1150 amps. and 400 Hz from .7 motor generator set 54 via an isolating transformer 55. A high voltage, low amperage, 5 MHz high frequency alternating current was applied across the main power source from an oscillator 56 to stabilize the arc. When the whole system was stabilized, the feeder 57 on the container 31 was started, and the substance containing the noble metals was fed

gjennom de roterende ventiler 32 til blandeinnretningen 34, hvor det ble intimt blandet med den' suspenderende bæregass (luft), fra innløpet 33, og ført til innløpene 29 og således injisert, i buesonen 30, hvor det faste mategods og bæregassen, i dette tilfelle through the rotary valves 32 to the mixing device 34, where it was intimately mixed with the suspending carrier gas (air), from the inlet 33, and led to the inlets 29 and thus injected, in the arc zone 30, where the solid feedstock and the carrier gas, in this case

luft, ble bragt opp på et høyenerginivå. Strømmen av gass og fast stoff ble så sendt mellom elektrodespissene 9, som var innstilt så de tillot maksimal stoffpassasje uten å slukke buen. Man fant at en tilførselshastighet på 330 g/min. kunne fåes med en elektrodeavstand på 6,4 mm og en krafttilførsel på 60 kVA/400 Hz når en 6 kw 5 mHz overlagt strøm ble brukt. De faste stoffer som var suspendert i bæregassen, ble i det minste delvis dissosiert under passasjen gjennom den høyintense sone og haleflammens plas-mastrøm 16, og de fikk kjøles i reaksjonskammeret 2 for å la de kjemiske reaksjoner skje. Det ble innført noe kjølegass i reaksjonskammeret for å kontrollere temperaturen i kammeret. Reak-sjonsproduktene ble utvunnet i den vanlige skrubber 38, og disse ble bestemt som følger: air, was brought up to a high energy level. The flow of gas and solid was then passed between the electrode tips 9, which were adjusted to allow maximum passage of material without extinguishing the arc. It was found that a feed rate of 330 g/min. could be obtained with an electrode spacing of 6.4 mm and a power supply of 60 kVA/400 Hz when a 6 kw 5 mHz superimposed current was used. The solids suspended in the carrier gas were at least partially dissociated during the passage through the high-intensity zone and tail flame plasma stream 16, and were allowed to cool in the reaction chamber 2 to allow the chemical reactions to occur. Some cooling gas was introduced into the reaction chamber to control the temperature in the chamber. The reaction products were recovered in the usual scrubber 38, and these were determined as follows:

eller, uttrykt som gram- produkt utvunnet i hver seksjon: or, expressed as grams of product recovered in each section:

(se tabell 5) (see table 5)

Det fremgår av resultatene av dette forsøk at det har. skjedd viktige forandringer under passasjen gjennom den høyinten-se sone. Det fremkommer en liten mengde slagg hvorfra alt flyk-tig klor er blitt fjernet, sammen med en viss mengde støv som re-presenterer materiale som ikke passerte den høyintense sone eller i hvert fall ikke ble merkbart påvirket. På grunn av utstyrets form ble det igjen en viss mengde støv av materiale som støtes av fra elektrodene og ikke falt gjennom den høyintense sone. Massen i skrubberen består av materiale som er uoppløselig, men som er grovt nok til å fanges opp i skrubberen, det er først og fremst rester av silikatsand fra tilførselsgodset. Oppløsningen fra skrubberen er materiale som har gått gjennom buen og er blitt gjort oppløselig. Man ser at en meget stor del av det tilførte klor opptrer i skrubberoppløsningen, og man kan følgelig si at det har skjedd en betydelig klorering av sanden. Man vil også se at de edle metaller, gull og platina, opptrer i skrubberoppløsnin-gen. Gull finnes faktisk i en mengde på mer enn 100 % av analysen av utgangsmaterialet, en uoverensstemmelse som kan forklares ved unøyaktigheter i analysemetodikken. Platina finnes i en mengde på 65 % av platinaet i utgangsstoffet, og søkeren ser på dette som et viktig bevis for at det har skjedd en selektiv klorering av de edle metaller ved passasjen gjennom buen. Det ble dannet et betydelig gassvolum ved reaksjonene, og man legger merke til at det er adskillig ubalanse mellom uttak og innløp. Denne ubalanse er enten en gass eller meget findelte partikler som er frem-kommet i buen, men som ikke fanges i skrubberen og tapes med av-løpssystemet. Dette kan ha betydning når man tenker på at de relativt grove tilførte partikler er blitt redusert til en dimen-sjon som er for liten til å bli fanget opp i et relativt effektivt gass-skrubbersystem. Det er klart at det har skjedd store forandringer. It appears from the results of this experiment that it has. important changes occurred during the passage through the high-intensity zone. A small amount of slag appears from which all volatile chlorine has been removed, together with a certain amount of dust which represents material which did not pass the high-intensity zone or at least was not noticeably affected. Due to the shape of the equipment, a certain amount of dust was left of material that was repelled from the electrodes and did not fall through the high-intensity zone. The pulp in the scrubber consists of material that is insoluble, but which is coarse enough to be captured in the scrubber, it is primarily residues of silicate sand from the feedstock. The solution from the scrubber is material that has passed through the arc and has been rendered soluble. It can be seen that a very large part of the added chlorine appears in the scrubber solution, and it can therefore be said that a significant chlorination of the sand has taken place. You will also see that the noble metals, gold and platinum, appear in the scrubbing solution. Gold is actually found in an amount of more than 100% of the analysis of the starting material, a discrepancy that can be explained by inaccuracies in the analysis methodology. Platinum is present in an amount of 65% of the platinum in the starting material, and the applicant sees this as important evidence that a selective chlorination of the noble metals has taken place during the passage through the arc. A significant volume of gas was formed during the reactions, and one notices that there is a considerable imbalance between outlet and inlet. This imbalance is either a gas or very finely divided particles that have appeared in the arc, but which are not caught in the scrubber and are lost with the waste system. This can be significant when one considers that the relatively coarse added particles have been reduced to a dimension that is too small to be captured in a relatively efficient gas scrubber system. It is clear that major changes have taken place.

Det viktigste resultat av ovenstående forsøk er tegnet på at de edle metaller i den prøvede alluviale sand, som tidligere var vanskelige å utvinne, er blitt overført fra uoppløselig til opplø-selig form i nærvær av store mengder jern og andre metaller i malmen ved passasje gjennom det nevnte apparat. The most important result of the above experiments is the sign that the noble metals in the sampled alluvial sand, which were previously difficult to extract, have been transferred from insoluble to soluble form in the presence of large amounts of iron and other metals in the ore by passage through the said device.

I betraktning av alle forsøksresultater i de ovennevnte forsøk innser man at det er blitt utviklet et nytt og meget nyt-tig apparat til behandling av malmer- På denne måte er nikkel In consideration of all the experimental results in the above-mentioned experiments, one realizes that a new and very useful device has been developed for the treatment of ores - In this way, nickel is

i økonomisk tiltrekkende mengder gjenvunnet fra residuer som på forhånd var blitt behandlet med de mest effektive midler som for in economically attractive quantities recovered from residues that had previously been treated with the most effective means as for

tiden er kjent av metallurger, nemlig trykkutluting til ekstraksjon av nikkel. På lignende måte er edle metaller (gull og platina) ved å sende utgangsmaterialet gjennom et miljø med høy entalpi, med NaCl som utvalgt reaktant, blitt overført til en form (vannoppløselig) som er mere tilgjengelig for utvinning ved vanlige midler enn om man skulle ha bearbeidet det samme materiale med vanlig metallurgisk teknikk. På samme tid er andre metaller som finnes i utgangsmaterialet som komplekse tunge mineraler, også påvirket så de kan utvinnes. I tillegg til disse former for utvinning kan det foreliggende apparat brukes til mange andre metall-urgiske reaksjoner, slik som de som er nevnt på side 5 i denne be-skrivelse . the time is known to metallurgists, namely pressure leaching for the extraction of nickel. Similarly, by passing the starting material through a high-enthalpy environment, with NaCl as the selected reactant, noble metals (gold and platinum) have been converted into a form (water-soluble) that is more accessible to extraction by conventional means than if one had processed the same material using conventional metallurgical techniques. At the same time, other metals present in the starting material as complex heavy minerals are also affected so they can be extracted. In addition to these forms of extraction, the present apparatus can be used for many other metallurgical reactions, such as those mentioned on page 5 of this description.

Claims

1. Apparatus for continuous electrothermal heating of a solid, particulate and flowable starting material, especially ores, comprising a chamber where the starting material in a suspended state in a carrier gas can be exposed to a high-intensity arc and tail flame between carbon electrodes in a controlled atmosphere, characterized by a reaction chamber (2 ) and a supply device (29) for the particulate material suspended in a carrier gas for passage along the zone for the high-enthalpy arc (15) and tail flame (16) maintained between two spaced apart graphite electrodes (9).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the supply device (29) comprises a first passage (31, 32) for supply of the particulate material and a second passage (33) for supply of a carrier gas.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that it further comprises a pre-ionization device (14) arranged in the supply zone for the particulate material suspended in the carrier gas above the passage between the electrodes (9).