Brevet FR2090120A1 — publié le 19720114

L'invention concerne un procédé de raffinage de mitraille formée de métaux et alliages à point de fusion élevé, en particulier aussi d'alliages de cuivre et de nickel, qui portent comme impuretés de la soudure adhérente contenant sur-5 tout du plomb, de l'étain et du zinc. Pour différents métaux, par exemple le cuivre et le nickel et leurs alliages, mais aussi pour les aciers fortement alliés, la situation dans le domaine des matières premières oblige à récupérer le plus possible la mitraille ou le ]£> riblon. Selon la proportion et la nature des impuretés, cette récupération se fait ou bien par fusion ou bien par raffinage à l'état fondu. Pour ce dernier procédé, les impuretés formées par de la soudure contenant du plomb, de l'étain, de l'arsenic etc., ont un effet particulièrement défavorable sur le compor-15 tement lors de la coulée en lingots. Pour éliminer ces constituants, on connaît trois procédés essentiellement différents, si l'on fait abstraction du triage de la mitraille qui exige beaucoup de main d'oeuvre. Une première proposition vise à chauffer la mitraille dans une 20 mesure telle que la soudure adhérente fond et s'égoutte. Toutefois, ce procédé ainsi que sa variante comportant une agitation mécanique de la matière ne conduisent pas au but car on ne peut pas éviter que la soudure qui s'écoule se rassemble en poches et soit finalement encore présente comme impureté lorsqu'on 25 fond la mitraille, en particulier aussi lorsqu'il s'agit de mitraille ou de riblon paquetés. Un autre procédé, qui a été spécialement mis au point pour l'élimination de l'étain des déchets de fer blanc, prévoit de traiter la mitraille par le chlore gazeux ce qui 30 forme du SnCl^ très volatil. Toutefois, ce procédé n'est pas sans danger étant donné l'agressivité du chlore gazeux et sa toxicité. Enfin, il est connu aussi de raffiner sous vide de différente façon du métal fondu contenant des impuretés. 35 Toutefois, pour l'élimination du plomb, il faut des temps de traitement très longs et souvent on n'atteint même pas les degrés de pureté voulue. Selon ce procédé, l'étain ne peut généralement être éliminé que dans une faible mesure. De façon surprenante, on a trouvé que l'on surmon-40 te tous les inconvénients susdits si, selon l'invention, on 71 13051 2 2090120 chauffe la mitraille sous vide dans une mesure telle que seules les impuretés adhérentes fondent et se vaporisent. Selon un autre mode d'exécution du procédé selon l'invention, on oxyde les impuretés adhérentes ce qui, 5 dans le cas des impuretés mentionnées (Pt>, Sn, As) permet une vaporisation plus facile. Le succès du procédé proposé peut s'expliquer à peu près comme suit. Le métal de soudure contient 20 à 70% de Pb et de Sn. Si l'on fond de là mitraille à laquelle adhère 3D comme impuretés de la soudure, la proportion des impuretés mentionnées est le plus souvent inférieure à 1% de'la matière fondue totaleo Ces différences de concentration ont une importance "beaucoup plus grande que par exemple la température, étant donné les tensions de vapeur des métaux à éliminer, dans un 15 traitement par le vide. La tension de vapeur du plomb pur (.= 100%) à 1450°C est de 120 torr tandis qu'à la même tempéra-ture, avec une dilution de 0,12%, elle est seulement de 4 x 10 torr. Les valeurs correspondantes pour 1600°C sont respectivement de 410 torr et de 1,5 x 10_1. Si on effectue un traitement 20 selon l'invention, en partant d'une concentration de soudure de 50% par exemple, une élimination poussée peut se faire très rapidement. Le procédé permet encore une amélioration si, pendant le traitement sous vide, on entretient toujours un 25 certain apport d'oxygène. On peut le faire soit en chauffant la mitraille à l'air, soit en ajoutant des oxydes du métal principal, soit en insufflant de l'air ou de l'oxygène pendant le traitement par le vide. Les oxydes des impuretés ont dans certains cas des points d'ébullition beaucoup plus bas que les 30 métaux eux-mêmes de sorte que l'élimination des impuretés sous forme d'oxydes se déroule encore plus rapidement. Ici aussi, l'oxydation des impuretés s'accomplit beaucoup plus complètement et avec moins de pertes que dans le raffinage sous vide où le métal principal est liquéfié. Un autre avantage de l'oxyda-35 tion à des pressions et à des températures où seule la soudure est liquide est que la matière principale ne s'oxyde que dans une mesure négligeable. Par suite, les pertes par oxydation qui sont inévitables autrement sont à peu près exclues. On expliquera plus précisément le procédé à 40 propos des exemples d'exécution suivants : 71 13051 3 2090120 Exemple I Des morceaux de plaques et de tubes formés d'alliages cuivre-nickel contenant 15 à 25% de nickel et du cuivre pour le surplus ainsi que certaines impuretés inévitables de la 5 matière principale sont sous forme de mitraille portant comme impureté de la soudure . On introduit cette mitraille dans un panier revêtu de céramique et on la place dans un appareil de chauffage sous vide. Une fois qu'une température de 1000 à 1200°C est atteinte, on fait le vide dans l'installation de 10 préchauffage de mitraille jusqu'à lO-1 torr. Le traitement selon l'invention dure 2 heures y compris le chauffage initial, pour une charge de 5000 kg. Ensuite, on peut retirer la mitraille. Une mitraille traitée de cette manière ne contient plus que 0,060% de Pb + Sn quand on la 15 fond ensuite, tandis qu'une mitraille similaire sans ce- traitement selon l'invention contient 1,0% de Pb + Sn Exemple II On introduit dans un four à induction sous vide 20 un mélange de mitraille légèrement oxydé au préalable, formé de différents alliages Cufli portant comme impuretés de la soudure. La charge totale est de 500 kg. On porte la charge à une température de 1000°G et simultanément on abaisse la pression -2 -3 entre 10 et 10 torr. Au bout de 0,20 heure, la mitraille 25 est débarrassée des impuretés nuisibles dans une mesure telle que l'on peut la fondre, ajuster éventuellement l'alliage du point de vue des constituants principaux et couler de façon satisfaisante des lingots. Lorsqu'on utilise une mitraille similaire, la teneur en Pb de la matière fondue n'est abaissée au 30 niveau permettant la transformation qu'après 3,5 heures de traitement sous vide. 71 13051 4 2090120 - REVENDICATIONS -lo Procédé de raffinage de mitraille formée d'alliages à point de fusion élevé, en particulier de cuivre et de nickel, et auxquelles adhèrent comme impuretés, des constituants d'alliages de soudure contenant en particulier du plomb, de l'étain et du z.inc, caractérisé par le fait que l'on chauffe la mitraille sous vide dans une mesure telle que seules les impuretés adhérentes fondent et se vaporisent. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on oxyde les impuretés adhérentes. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'on effectue le raffinage dans un four à vide et qu'à la suite du raffinage, on fond immédiatement la mitraille sans refroidissement intermédiaire.