Brevet FR2046947A1 — publié le 19710312

i 2046947 L'invention concerne un procédé pour séparer les vapeurs de plomb contenues dans un gaz, notamment afin d'éviter les pertes du plomb passé sous forme de vapeur dans les gaz mis en contact avec le plomb liquide lorsque ce dernier est utilisé comme agent 5 intermédiaire de transfert de chaleur. L'utilisation de plomb comme agent de transfert de chaleur présente des avantages importants par rapport à d'autres substances servant au transfert de chaleur, notamment par rapport aux substances gazeuses. Lorsqué le plomb est utilisé pour trans-10 férer de la chaleur à de hautes températures dépassant 900° C environ, un inconvénient difficile à éviter jusqu'à présent ré -side en ce qu'au dessus de cette température, le plomb présente une tension de vapeur notable qui augmente fortement en fonction de la température. Quand des gaz participent à la transmission de 15 chaleur en relation directe d'échange avec le plomb liquide, des quantités notables de plomb passent également dans les gaz sous forme de vapeur entraînant des pertes de plomb correspondantes et pouvant avoir ensuite des effets nuisibles dans l'utilisation de ces gaz. 20 Un cas de. ce genre se présente, par exemple, quand le plomb est utilisé comme agent intermédiaire de transfert de chaleur pour transférer à un gaz de réaction la chaleur provenant de l'agent de, refroidissement gazeux d'un réacteur nucléaire. L'hélium est utilisé comme agent gazeux de refroidissement de réacteur dans 25 l'intervalle de température mentionné et comme gaz de réaction au quel il s'agit de transférer la chaleur de l'hélium, il est possible d'utiliser un mélange d'oxyde de carbone et d'anhydride carbonique qui sert, par exemple, à la réduction de minerais de fer. 30 Dans le cas présent, la tension de vapeur du plomb a des effets défavorables pour les deux constituants du système gazeux. Dans l'agent de refroidissement de réacteur,les vapeurs sont indésirables, en particulier lorsque, dans un étage d'utilisation de chaleur placé à la suite de l'échangeur de chaleur, il s'agit de 35 faire fonctionner une turbine avec l'hélium. Dans le gaz de réaction, la tension de vapeur du plomb a des effets désavantageux par suite des pertes de plomb qui en résultent. L'invention a pour objet un procédé qui empêche ou élimine l'absorption de plomb à l'état de vapeur pal' les gaz qui entrent en 40 contact avec .le plomb liquide. La mesure proposée par l'invention 70 22504 2 2046947 , consiste après avoir mis les gaz en contact avec le plomb liquide en vue par exemple d'un échange de chaleur, à les mettre en contact avec d'autres métaux liquides, en présence desquels le plomb se sépare à nouveau de la phase vapeur. 5 " Il a été constaté que, pour séparer le plomb de la phase vapeur selon l'invention, dans le cas des constituants gazeux cités plus haut, il est possible d'utiliser, en particulier', 1 ' étain liquide ou des alliages liquides qui contiennent principalement de 1' étain et, en outre, du fer jusqu'à concurrence de 5% environ se-10 Ion la température, ou du nickel jusqu'à concurrence de 20% environ, ou du cuivre jusqu'à concurrence de 80% .environ, toujours selon la température. Il est également possible d'utiliser des alliages ternaires ou quaternaires, par exemple des alliages qui contiennent environ 87% d'étain, environ 3% de fer, environ 10fo 15 de Ni ou bien environ 50% d'étain, environ 5% de Fe, environ 15% de Ni et environ k0% de Cu. Il est prévu,de faire passer les gaz à débarrasser de vapeur de plomb, soit à travers un bain de métal, soit à travers une tour dans laquelle l'alliage métallique considéré s'écoule de 20 haut en bas sous forme de gouttes. Il est prévu, en outre, d'éliminer continuellement, par des mesures en elles-mêmes connues, le plomb qui se dépose dans le métal liquide. Lorsqu'il s'agit, par exemple, d'éliminer le plomb contenu dans de 1'étain liquide, ces mesures peuvent consister, 25 par exemple, de soutirer continuellement de l'appareil de purification un courant partiel de métal et à le débarrasser de sa teneur en plomb. Une mesure connue consiste à faire ressuer un un constituant par refroidissement et à l'éliminer ainsi de la matière fondue résiduelle. Une autre possibilité consiste à ap-30 pliquer un traitement de chloration à la matière fondue résiduelle en tirant parti du fait- que le plomb a plus d'affinité pour le chlore que 1'étain. On peut aussi de manière en elle-même connue éliminer le plomb de l'alliage de lavage par un procédé à vide, ce qui présente, 35 au point de vue thermique, l'avantage de pouvoir travailler pratiquement à une température constante et d'éviter à la fois les pertes de chaleur dues à dos causes chimiques et les pertes de substance. Selon un perfectionnement de l'invention1, l'alliage métallique ^0 qUi Sert à séparer le plomb est utilisé pour influencer chimique 70 22504 3 2046947 ment de façon avantageuse les gaz qu'il s'agit d'épurer de vapeurs de plomb. Dans l'exemple ci-dessus, qui concerne l'échange de chaleur entre du plomb liquide et les mélanges d'oxyde de carbone et d'anhydride carbonique destinés à servir à des réactions, une telle mesure selon l'invention consiste à utiliser pour séparer la vapeur de plomb un alliage d'étain et de fer et/ou de nickel et à carburer cet alliage au moyen de matières carbonées par exemple de coke, jusqu'à ce qu'il soit saturé de carbone. Un tel alliage saturé de carbone est en mesure de réagir sur le CO^ contenu dans le gaz dont il convient de séparer les vapeurs de plomb en formant de l'oxyde de carbone et d'augmenter ainsi son potentiel de réduction de minerais de fer. Le procédé selon l'invention permet grâce à une composition spéciale des alliages de lavage appliqués d'éliminer aussi, du 15 gaz à épurer, non seulement le plomb mais d'autres constituants nuisibles. Ainsi, avec un alliage contenant environ 20% de Sn et 80% de Cu, il est possible d'éliminer le soufre, l'arsenic le tellure, l'antimoine etc... 10 70 22504 4 2046947 REVENDICATIONS 1 — Procédé pour séparer les vapeurs de plomb contenues dans des gaz, caractérisé en ce que ces gaz sont mis en contact avec des métaux ou alliages métalliques liquides qui forment avec le plomb un alliage dont le constituant plomb présente une activité, 5 et par conséquent une tension de vapeut, faible. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est appliqué à des gaz qui ont été mis en contact avec du plomb liquide en vue d'un échange direct de chaleur. 3 - Procédé selon l'ensemble des revendications 1 et 2, carac- 10 térisé en ce que, le gaz mis en contact avec le plomb liquide pour un transfert de chaleur étant de l'hélium utilisé comme agent de refroidissement d'un réacteur nucléaire, ledit hélium est mis en contact, après l'échange de chaleur, avec de 1*étain liquide et/ou un alliage liquide formé principalement d'étain. 15 4 - Procédé selon l'ensemble des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que, le plomb liquide étant utilisé comme agent intermédiaire de transfert de chaleur et chauffant par échange direct un gaz de réaction formé d'oxyde de carbone et d'anhydride carbonique, ledit gaz de réaction est mis en contact, après le 20 chauffage, avec de 1'étain liquide ou avec un alliage formé^prin-cipalement d'étain ou d'étain et de cuivre et contenant, en outre de petites quantités de fer et/ou de nickel. 5 - Procédé selon l'ensemble des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'alliage prévu pour séparer le plomb contient 25 non seulement du fer et/ou du nickel mais encore du carbone, et en ce que le carbone consommé est remplacé de façon continue par la réduction de l'anhydride carbonique du gaz mis en contact avec l'alliage par dissolution dans l'alliage. 6 — Application du procédé selon l'une quelconque des revendi- 30 cations 1 à 4, non seulement à l'élimination du plomb, mais aussi à l'élimination du soufre contenu dans le gaz, caractérissé en ce que les alliages utilises sont a haute teneur en cuivre• 7 ~ Application du procédé selon la revendication 6 caractérisé par l'emploi d'alliage contenant environ 20% de Sn et ÔO% 35 de Cu.