Brevet FR2005831A1 — publié le 19691219

i 2005831 it» présent* invention se rapporte à âes procédés de fusion et de purification de métaux, et en particulier à des flux utilisés dans ces précédés* Buis de nombreuses opérations métallurgiques mettant 5 en oeuvre des Métaux tels que le zinc, l,alaminiuHs le plomb et le cuivre, il est souhaitable de pouvoir recouvrir la surface du ■étal liquide par une couche d'un flux liquide d» manière k éviter ou à réduire l'oxydation et la formation de crasse. Parai les nombreux produits que l'on trouve actuellement sur le marché 10 les flux actuellement utilisés pour le zinc sont à base de chlorure de zinc, de chlorure d*ammonium ou d'un mélange de ces deux composés commercialement connu sous la dénomination de "ZAC** Ce dernier produit est de loin le plus courant, mais il présent» un certain nombre d'inconvénients* lt« premier inconvénient réside dans le fait que" tout oxyde £ui pénètre dans le flux tend k former de 1'oxychlorure de zinc; ce composé est insoluble dans l'un ou l'autre des constituants et dans le "ZAC et provoque ainsi le "figeage" du flux, qui perd sa fluidité et tend à former une crasse solide, four 20 pallier cet inconvénient, il est nécessaire d'utiliser davantage de m3LàG*. Ce produit n'étant pas bon marché, on utilise en règle générale une couche de flux plutSt pftteuse que liquide, ce qui entraîne deux conséquences en cours d'exploitation s la difficulté de séparer nettement le flux du métal, et la quasi impossibilité 2$ de séparer de la couche de flux le métal qui y est emprisonné* Si en utilise le flux dans une opération de récupération de déchets métalliques, cotte perte est importante, en particulier si la matière première se trouve sous forme de particules, comme c'est le cas par exemple lorsqu'on utilise les matières refusées lors de 30 la préparation de la limaille de zinc ou des paillettes d'aluminium* présente invention consiste en un procédé destiné à prévenir ou à réduire l'oxydation de métaux fondus, par recouvrement du métal à l'aide d'une couche de flux renfermant un sel double fondu de chlorure d® sodium et de chlorure d* alumi 35 niiw* Ce procédé est particulièrement applicable aux traitement aeseasitant la fusion de sioc,. d'alesifiitai. de plomb9 BAD ORIGINAL 69 10284 2 2005831 d'étàin eu de cuivre, ou d'alliage de ces métaux. Bans la refonte des poussières de sine refrées, par exemple, ce procédé permet d'atteindre un taux élève de récupération du métal et le flux ne se fige pas de Manière sensible lorsque sa teneur en oxyde aug-5 sente » La présente invention consiste également en un flux destiné à prévenir l'oxydation de métaux fondus, ce flux étant obtenu par fusien d'un Mélange de chlorure de sodium et de chlorure d*aluminium» 10 L« produit selon l'invention présente l'avantage de donner lieu à la formation d'un flux très fluide, ce qui permet une élimination relativement simple de la couche de flux, qui peut être aisément coulée» Il est ainsi possible d'utiliser une quantité moindre de flux, et très peu de métal se trouve emprison— 15 né dans le flux lorsqu'on le sépare du métal* la présente invention consiste également en un prooédé de récupération de métaux mettant en oeuvre une étape de fusion pendant laquelle le métal à l'état fondu est recouvert d'une oou— che de flux renfermant un sel double fondu de chlorure de sodium 20 et de chlorure d'aluminium* Le flux selon l'invention peut être avantageusement utilisé pour le sine et l'aluminium» Toutefois, son . utilisation n'est pas limitée à ces deux métaux. Il peut ttre également utilisé avantageusement par exemple pour le plomb, l'étain, et différents 2$ autres métaux* En outre, si ce flux peut, pour des raisons de simplicité, ttre utilisé seul, il peut également ttre utilisé en mélange avec d'autres flux, en particulier ceux du tjpe halogémure métallique : lorsqu'o^ihitilise pour l'aluminium, par exemple, il peut ttre mélangé avec des flux du type eryolithe (Na^AlP^)• 39 Toutefois, les mélanges d* flux de ee type'doivent ttre utilisés avec précaution : 1'addition d'autres sels augmente en effet généralement le point à® fusion Se flux. Dana ee contexte, il est seulement possible da donner des indications de principe, du fait que la fluidité est'fonction" -la" température• Ainsi, 35' «h mélange de chloruré de s&ilâm @t' àflaluminium avec en poids de chlorure de sodium présente tin point âe fusion d'environ 650*Cs il est donc possible de l'utilise? sur ûm l'aluminium k environ' gtâP ORIGINAL 69 10284 3 2005831 730®C» Une addition d*environ 5/6 de cryolithe a le aime effet» Les mélanges de flux k base de chlorures d'autres métaux alcalins ainsi que de chlorures de métaux alcalino-terreux sont particulièrement utiles. On peut ainsi obtenir un flux de très 5 benne qualité en mélangeant du chlorure d'aluminium, du chlorure de sodium et du chlorure de potassium, ces deux derniers sels étant pris en quantités approximativement égales en poids. On peut préparer de eatte manière des flux dont les points de fusion varient entre 650&C et environ 200&C* 10 La demanderesse a'découvert que la fluidité de ce flux dépend apparemment de la teneur en chlorure d'aluminium du flux renfermant du chlorure de s.odium. Fendant l'utilisation du flux, il est possible de contrôler aisément sa fluidité et son point de fusion, i U pour le rendre plus fluide t ajouter davantage de chlorure d'aluminium, soit en tant que tel, soit sous forme ta sel double * pour le rendre moins fluide : ajouter un chlorure ou un fluorure d'un métal alcalin ou alcalino-terreux, ou encore 20 un fluorure demplexe, comme la cryolithe* Le peint de fusion du flux est déterminé d'après le peint de fusion du métal ou la température de l'opération* Les peints de fusion des métaux non ferreux habituels sont très bas t zinc 421CC, plomb 327fiC, et étain 232&C, exception faite de l'alu-25 minium 6602C et du cuivre ,1083'C. En conséquence, dans le cas d'un métal à bas point de fusion le flux sera sensiblement constitué par le sel double, tandis que pour le cuivre le flux contiendra seulement une quantité de sel double suffisante pour lui conférer la fluidité désirée» 30 Les exemples non limitatifs qui suivent sont des tinés à illustrer lrinvention» EXEMPLE 1 - PROCEDE DE PREPARATION DU FLUX Il est primordial que les deux constituants soient secs; dans le cas du chlorure de sodium ce résultat est obtenu 35 simplement par pulvérisation et chauffage dans un four; dans le cas du .-chlorure d'aluminium il peut nécessiter une distillation dans un appareillage convenable, si le produit s'est détérioré pendant le stockage* Les deux sels secs sont mélangés dans une BAD ORIGINAL 69 10284 4 2005831 proportion d« 3 parties en poids de chlorure de sodium peur 7 parties en poids de chlorure d'aluminium, puis introduits dans un creuset d'acier chauffé par le fond et maintenu à une température interne de 300&Co II se forme très rapidement un bain liquide» 5 On ajoute à ce bain une quantité supplémeiiaire du mélange salin k une vitesse telle que le mélange reste liquide» 11 est préférable que le mélange soit utilisé immédiatement et cette préparation in aitu est préférée mais le flux peut également ttre coulé dans des moules convenables et mis en réserve pendant une courte période 10 de temps avant d'ttre utilisé» EXEMPLE 2 - RECUPERATION DP ZINC A PARTIR DE POUSSIERES DE ZINC REFUSEES - On prépare dans un creuset d'acier environ 45 kg de flux; en ajoute ensuite la poussière refusée h la masse liquide fc. 15 une vitesse telle qu'elle entre en fusion et que le flux reste liquide» On agite de temps en temps à l'aide d'un ringard d'acier» de manière à assurer un mélange convenable* Au fur et à mesure que l'on ajoute du zinc on ajoute également du flux, de manière à maintenir k la surface de la masse fendue une couche liquide 20 convenable• On maintient la masse de zinc k environ 4502C» the fois tout le zinc ajouté, l'ensemble est bien agité, puis abandonné au repos pendant 15 minutes, le flux séparé par coulée et le zinc coulé en lingots0 Quantités utilisées tpoussière refusée t 2024 kg 25 flux t 113 kg (5,6jC du poids de zinc traité) Quantité de zinc récupérée t 1909 kg. Taux de récupération du métal t 94,8%. Cette opération a duré au total 3 heures et demie;sa durée est en relation directe avec la vitesse de fusion du zinc* 30 Le procédé décrit dans cet exemple 2 est discontinu; il peut néanmoins être rendu continu par une adaptation convenable. Dans ce cas il sera également nécessaire périodiquement d'éliminer le flux par coulé* et de le remplacer* TgYKMPT/E \ - RECUPERATION DE L'ALUMINIUM A PARTIR DES CRASSES D'UN 35 FOUR DE FUSION. On mélange des parties égales en poids de crasses du four réduites en poudre et de chlorure double de sodium et d'aluminium solide, puis on chauffe lentement l'ensemble dans un BAD ORIGINAL 69 10284 5 2005831 creuset d'acier jusqu'à environ 750#C (température externe). Au bout d'une courte période de temps, on soutire le métal liquide t la récupération du métal est d'environ 75$ en poids des crasses traitées. 5 Note . Les crasses sont un mélange de métal pur entouré d'une pellicule d'alumine, dont il est à peu près impossible d'analyser la teneur en métal pur : c'est pourquoi il n'est pas possible de donner un chiffre théorique de récupération du métal. Des essais répétés de ce procédé à petite échelle, donnent des taux de récu- 10 pération du métal variant de 70 à 85%, par rapport au poids de crasse mis en oeuvre : la seule autre méthode utilisée pour récupérer le métal est un procédé de broyage humide : le taux de récupération du métal est alors d'environ 45% •» poids de la crasse* 15 BTBMPT.R A - ELIMINATION DU TELLURE DU PLOMB. On utilise dans ces essais du plomb renfermant environ 0,02% de tellure. Dans les deux cas, les essais sont effectués de la manière décrite ci-dessous* Dans un des cas on n'utilise pas de flux et dans l'autre on utilise comme flux un chloru» 20 re double de sodium et d'aluminium» On agite pendant 15 minutes, de la poudre d'aluminium dans un bain de plomb fondu maintenu à 500 - 550&C. On élimine ensuite la crasse et la poudre d'aluminium et on'laisse refroidir le plomb) la croûte qui se forme es-ty&galement éliminée» 25 Dans l'essai mettant en oeuvre le flux on conserve ce dernier jusqu'au moment de la coulée et on élimine la croûte en même temps que lui* Sans Avec Avec flux flux flux Poids de plomb 8,65 kg 8,65 kg 8,65 kg " Poudre d'aluminium 0,17kg 0,17 kg 0,04 kg M Flux - 0,42 kg 0,22 kg * plomb récupéré 6,41 kg 7,74 kg 8,10 kg Perte de plomb, en % 15,8% 10,5% 6,3% Tellure : Avant 0,02% 0,02% 0,02% * Après 0,001% non détectable* On peut voir d'après ces chiffres que l'utilisation de flux rend le procédé plus efficace. 69 10284 6 2005831 EXEMPLE 5 - FUSION DE L'ETAIN On maintient deux échantillons d'étain à l'état fondu pendant 12 heures dans un creuset, l'un étant recouvert d'une couche de chlorure de sodium et d'aluminium. Les deux creusets 5 sont maintenus à 280-290SCo Dans le creuset recouvert du flux la perte de poids observée est de 0,38%} dans le creuset "ouvert" 1,1%» Il est bien entendu que l'invention ainsi décrite peut subir un certain nombre de modifications sans pour autant sortir de son cadre. 69 10284 7 2005831 REVENDICATIONS 1» Procédé pour prévenir ou réduire l'oxydation d'un «étal en fusion, caractérisé par le fait que l'on recouvre le bain de métal fondu k l'aide d'une couche de flux renfermant 5. un sel double fondu de chlorure de sodium et de chlorure d'alumi nium* 2* Procédé de récupération ou de purification de métaux à partir de crasses ou de produits impurs renfermant le métal, caratérisé par le fait que l'on soumet la crasse ou le 10 produit impur à une fusion en le maintenant en contact avec une couche de flux qui renferme un sel double fondu de chlorure de sodium et de chlorure d'aluminium» 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la crasse ou le produit impur se trouve sous forme de granules 15 ou de particules. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 dans lequel le métal est le zinc* 5* Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 dans lequel le métal est le plomb* 20 6* Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 dans lequel le métal est l'étain* 7. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 dans lequel le métal est l'aluminium* 8* Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 25 dans lequel le flux renferme en outre un halogénure d'un métal alcalin ou alcalino-terreux ou un sel double d'un halogénure d'aluminium et d'un halogénure d'un métal alcalin ou alcalino-terreux. 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel 30 le sel ddble est du fluorure de sodium et d'aluminium* 10* Flux destiné à réduire l'oxydation d'un métal en fusion, caractérisé par le fait qu'il est constitué d'une combinaison à l'état fondu de chlorure de sodium et de chlorure d'aluminium* 35 11* Flux selon la revendication 10, dans lequel le rapport molaire chlorure de sodium/chlorure d'aluminium est 1/1.