Brevet FR2067052A1 — publié le 19710813

-1- 2067052 La présente invention concerne un procédé métallurgique utilisant des masses fondues dans lequel une phase métal (métal ou alliage) et une phase scorie (composés inorganiques sous la forme de scories, scorie sulfurée,speiss, etc.».) sont dirigées à contre-coït-5' rant l'une de l'autre dans le but de transférer dans l'une des phases au moins un élément de l'autre phase sous l'effet du gradient de potentiel qui s'établit sur la longueur du contre-courant, du fait de l'affinité du partenaire de liaison de l'élément à "transférer. 10 les réactions entre minerais ou scorie et métal sont particu lièrement intenses et poussées quand on utilise le principe du contre-courant. Mais, contrairement aux techniques de l'industrie chimique, ce principe ne s'est imposé que peu dans les exçloita^-tions métallurgiques. 15 l'utilisation du procédé précité à contre-courant dans le "but d'éliminer d'un métal des éléments d'accompagnement indésirables est connu par le brevet allemand Ho. 1 435 631. Dans ce procédé, on oblige le métal, au moyen de forces électro-magnétiques ou mécaniques, à s'élever à contre-courant de la 20 scorie s'écoulant vers le bas par gravité. Il en résulte une excellente utilisation de la capacité de réaction de la scorie et un métal très pur, car ce qui réagit c'est tout d'abord le métal non encore épuré avec une scorie qui contient déjà sous une concentration élevée les éléments à enlever et, pour terminer, du métal pres-25 que pur avec de la scorie n'ayant pas servi. En outre, dans le brevet allemand Ko. 160 637 (branche Autriche^ il est proposé, pour l'affinage préalable et l'affinage final continus de la fonte, le procédé à contre-courant et un dispositif servant à mettre en oeuvre ce procédé. On s'y réfère en particulier 30 à l'obtention d'une soorie enrichie. Dans ce procédé, dans la partie centrale,pourvue de tuyères à vent, d'un récipient tubulaire, on affine de la fonte au moyen d'oxygène, d'air ou d'air enrichi en oxygène. Il en résulte, pour cette partie centrale, un potentiel d'oxygène élevé avec un faible gradient, la scorie et le métal sont 35 brassés violemment et peuvent se séparer l'un de l'autre dans la partie suivante. Une chute soudaine du potentiel d'oxygène se produit entre ces deux parties, l'amenée de scorie, la partie oxydation et la partie réduction se succèdent de façon étagée. On soutire la scorie à l'entrée de la fonte. 40 le but du présent procédé métallurgique à contre-courant uti— 70 40183 -2- 2067052 lisant des masses fondues est d'enrichir en éléments d'alliage ou d'accompagnement des masses métalliques fondues, ou en éléments d'accompagnement des scories, scories sulfurées, speiss ou autres phases analogues. On peut utiliser, comme masses métalliques fon-5 dues alliées, comme al liages intermédiaires ou comme addition alliée, les masses métalliques fondues enrichies en éléments d'alliage ou en éléments d'accompagnement. Le coût de production à l'état de masse métallique fondue alliée, ou d'alliage intermédiaire, par exemple de ferro-alliage, est considérablement inférieur au coût de 10 production du métal pur d'alliage ; de plus, quand on les utilise dans la masse fondue finale, la diminution de la perte au feu et la répartition plus uniforme et plus rapide présentent un avantage. Les scories enrichies peuvent servir de produits finals, par exemple de scories Thomas, ou de scoriesde ciment, ou de matière de départ 15 pour l'obtention de métaux, d'alliages intermédiaires ou d'alliages. Les procédés métallurgique s actuellement exploités, utilisant des masses métalliques fondues pour la production d'alliages, d'alliages intermédiaires et de scories enrichies fonctionnent en majeure partie de façon intermittente. On obtient alors, surtout dans le 20 premier étage, une très grande quantité de scories, dans laquelle en outre, du fait qu'on se rapproche de l'équilibre chimique, il reste des teneurs considérables en éléments d*alliage de valeur. Dans le procédé Perrin suivant le brevet allemand Ho. 849 247, il est proposé d'amener directement à l'acier des éléments d'allia-25 ge tels que le chrome, le molybdène, le nickel, etc..., en ajoutant en excès à la scorie des composés oxydés de ces éléments et à l'acier un agent réducteur. Il est prévu d'opérer le transfert en brassant violemment le métal et la scorie. La totalité de l'acier est mélangée à la totalité de la scorie. Dans ce procédé, l'utili-30 sation de la scorie et l'enrichissement de la masse métallique fondue sont limités par un certain équilibre. On n' obtient une mei.11.eu-re utilisation que par un mode de traitement à plusieurs étages, à savoir en brassant violemment une masse métallique fondue presque non alliée avec une scorie déjà utilisée, ou une masse métallique 35 fondue fortement alliée avec ime scorie à teneur élevée en éléments à transférer. Le but de l'invention est de mettre à profit, de préférence de façon continue, les avantages du procédé à contre-courant pour obtenir des alliages métalliques enrichis et/ou des scories enri-40 chies tout en élévant spécialement le rendement en substances à 70 40183 -3- 2067052 enrichir. Suivant l'invention, on atteint ce but au moyen des mesures suivantes ï a) - dans le but de renforcer le gradient de potentiel, on ajoute, du côté de Ramenée de la phase métal, des substances ayant une 5 grande affinité pour le partenaire de liaison de l'élément à transférer de sa combinaison avec ce partenaire à la phase métal, ou bien on ajoute, du côté de l'amenée de la phase scorie , des substances ayant une grande affinité pour l'élément à amener par transfert dans la phase scorie, ou bien on applique ces deux mesures en 10 combinaison; b) - on limite dans une large mesure le mélange des différentes phases,ou des deux phases, dans la direction de l'écoulement j c) - on détermina, sur le trajet de réaction, tui maximum de concentration en l'élément à enrichir, et 15 d) - au maximum ou au voisinage du maximum défini en c), on évacue une partie de la phase enrichie en l'élément. Par un guidage forcé, de préférence produit par vis sans fin, dans lequel les phases sont délimitées par étages ou de façon conti-20 nue dans la direction du déplacement, on évite, avantageusement, le mélange des différentes phases dans cette direction. On peut obtenir une délimitation des phases par étages dans la direction du déplacement au moyen de "caisses" ouvertes qui tirent la scorie en certains volumes au-dessus de la masse métallique fondue s'éeou-25 lant de haut en bas. On peut alors envisager un dispositif allongé ou circulaire. Ces caisses doivent, par leur surface limite, plonger justement dans la masse fondue. Dans le cas d'une délimitation continue, la séparation des phases dans la direction du déplacement n'est pas aussi évidente. 30 Elle est donnée par un dispositif hélicoïdal (mécanisme à vis sans fin). Dans la mesure où. l'on ne les évacue pas du processus à l'emplacement du maximum, il est avantageux de faire circuler une des deux phases ou les deux, en totalité ou en partie, en circuit fermé, 35 le reflux de chaque phase étant exécuté de façon connue en soi. le transport pour le reflux peut résulter d'une insufflation de gaz ou de l'utilisation du vide et/ou du dégagement d'un gaz dans une des phases î on peut également utiliser des dispositifs mécaniques de 40 transport, tels que des transporteurs oscillants, des pompes rota 70 40183 -4- 2067052 tives, etc.... Le renforcement du gradient de potentiel, dans le courant de scorie ou de métal est produit, de préférence, en ajoutant de façon différenciée des agents réducteurs, sous forme alliée ou pure (P, Si, Al, Mn, G....), au courant amené, allié ou non al-5 lié, de métal, et/ou des agents oxydants (minerais oxydés, air, oxygène, etc.».), en particulier en dirigeant de l'oxygène sur ou à l'intérieur de la masse, à la suite de la zone de réduction. On peut régler l'addition différenciée faite par insufflation superficielle ou interne d'oxygène en choisissant le nombre ou la sec-10 tion des lances ou ajutages prévus. L'addition maximale a lieu de préférence peu avant la fin de la chambre de réaction en suivant le trajet du métal. L'addition différenciée suppose une gradation, de sorte qu'il se produit un renforcement supplémentaire du gradient de potentiel. 15 Il est particulièrement avantageux de transporter le métal vers le haut, de façon connue en soi, sous l'action de forces électromagnétiques, en sens inverse de l'écoulement de la scorie qui se produit vers le bas sous l'action de la pesanteur. Le circuit de la phase métal a alors lieu de préférence en ramenant celle-ci dans la 20 partie de la phase métal qui n'est pas transportée vers le haut par les forces électro-magnétiques. Il est alors particulièrement favorable d'éviter, dans la région du reflux du métal, le brassage dans la direction de déplacement par une entrave,une retenue, un rétrécissement ou des mesure semblables imposées au courant des scories, 25 scories sulfurées, speiss ou autres phases. Le procédé est avantageux pour la fabrication de ferro-allia-ges comprenant des éléments ayant pour l'oxygène une affinité plus élevée (par exemple Çr, Y, Mn, Ti, îîb, Ta, ¥, P) ou moins élevée (par exemple Ou, lSTi, Co, Mo) que le fer. Le procédé est particuliè-30 rement avantageux pour la fabrication de ferro-al.1,iages quand la masse métallique fondue est constituée par du fer à teneurs élevées en agents réducteurs, tels que P, Si, Al, lin, C ou de la fonte et que le minerai,ou la scorie, contient les éléments d'alliage de façon dominante sous la fonae d'un composé avec l'oxygène et/ou un 35 composé avec le soufre. Le procédé convient très bien pour fabriquer une scorie enrichie en composés d'éléments d'alliage (par exemple P, V, Cr, Mn ...) provenant principalement du courant de métal. TJn dispositif avantageux pour la mise en oeuvre du procédé, qui évite de façon particulièrement prononcée le mélange dans la 40 direction du déplacement, est constitué par une chambre de réaction 70 40183 -5- 2067052 allongée et rotative, pourvue sur sa face intérieure de délimitations hélicoïdales et qui reçoit le courant .de métal, et par un arbre rotatif monté coaxialement dans cette chambre et présentant des délimitations hélicoïdales correspondantes recevant le courant de 5 scories. Un autre dispositif préféré pour empêcher le mélange dans la direction du déplacement prévoit, dans la région du reflux du métal, un empêchement, un étranglement ou une retenue s'opposant au courant des scories,scories sulfurées,speiss ou phases semblables*au moyen de 10 corps disposés latéralement ou à partir dur haut ou du bas. Un dispositif particulièrement avantageux comporte une chambre de réaction allongée présentant, au voisinage de l'entrée et de la sortie connues, des ouvertures par lesquelles une des deux phases peut, respectivement, sortir et/ou entrer pour une partie, et/ou 15 on peut effectuer l'introduction, dans la chambre de. réaction,dés substances d'addition (agents réducteurs, agents oxydants) qui augmentent le gradient de potentiel. Les avantages particuliers du procédé consistent, dans le procédé à contre-courant, en la formation du gradient de potentiel, qu'on commande additionnellement de l'exté-20 rieur par les mesures indiquées. Le potentiel, par exemple la pression de vapeur de l'oxygène ou du soufre, renseigne sur l'efficacité chimique d*une substance dans une phase. Le potentiel indique si l'élément se rend dans la phase scorie, en étant libéré, ou si le composé dans la phase scorie se 25 décompose et si l'élément se rend dans le composé métallique ou reste dans la phase considérée. Par exemple, quand on utilise une masse fondue de fonte et des minerais oxydés, un potentiel d'oxygène s'établit dans le procédé à contre-courant. La pression (potentiel) d'oxygène régnante est la plus élevée au point d'amenée du minerai, 30 à la fin du parcours réactionnel de la "fonte", et la plus basse à l'amenée de la fonte. Dans leur parcours réactionnel à contre-courant du minerai ou de la scorie, les éléments de la fonte qui ont une forte affinité pour l'oxygène font sortir les éléments de leurs combinaisons avec l'oxygène, dans la mesure où ils ont un potentiel 35 d'oxygène supérieur, et passent ainsi eux-mêmes dans la scorie. Un échange de liaisons a donc lieu. Les gradients de potentiel des partenaires de l'alliage (tels que par exemple 0, S, As, 01, ou des radicaux tels que les silicates, les phosphates, etc...) déterminent, conjointement avec les concentrations des composés, les te-40 neurs d'alliage dans la masse métallique fondue ou dans la scorie. 70 40183 2067052 "Mutadis mutandis", ce qu' on a décrit pour 1* oxygène comme partenaire des différents métaux est également valable pour tons les autres éléments qui se combinent aux éléments de l'alliage ou aux éléments d'accompagnement» 5 Ce gradient de potentiel a pour conséquence un maximum de con centration du partenaire de l'alliage en un certain point de la chambre de réaction ; par exemple, la pression de vapeur (potentiel) du composé oxygéné relativement à la masse métallique fondue à réduire est, au début de la chambre de réaction, encore suffisamment 0 élevée pour provoquer une décomposition du composé oxydé dans la phase scorie. Ceci correspond à un transfert du partenaire de l'alliage, qui se rend dans la phase métal. Mais, en suivant le chemin parcouru par le métal, en particulier si l'on introduit de l'oxygène superficiellement ou dans la masse, il règne, à la fin de la chambre 5 de réaction, à la délimitation des phases, un potentiel d'oxygène suffisamment élevé pour que le mène élément d'alliage passe à nouveau dans la scorie. Il en résulte en un certain point une teneur d'alliage maximale à la fois dans la scorie et dans le métal, l'emplacement du maximum dépend de l'affinité du partenaire de l'alliage 0 pour l'oxygène, de sa concentration, de la quantité des agents de réduction et d'oxydation ajoutés de façon différenciée, etc.... On peut facilement déterminer l'emplacement du maximum en prélevant des échantillons, les exemples de mise en oeuvre ci-après expliqueront ces circonstances en détail» 5 l'invention va maintenant être décrite ci-après plus en détail en se référant à des schémas de principe et de quelques exemples de mise en oeuvre : - les figures 1a, 1b, 1ç sont des schémas de principe du procédé suivant l'invention ; 0 - les figures 2a, 2b, 2c sont des schémas des conditions de réduction ou d'oxydation ; - les figures 3a, 3b, 3ç sont des courbes schématiques de variation de la concentration ; - la figure 4a est une vue en coupe longitudinale d'un dispo-5 sitif selon l'invention ; - la figure 4h est une vue en coupe transversale suivant la • ligne A - A de la figure 4â » - la figure 5 est une vue en élévation latérale d'un dispositif selon l'invention ; .0 - la figure 6 est une vue en coupe suivant la ligne A - A de 70 40183 •7- 2067052 la figure 5* On voit, sur les figures 1&» 1b et 1ç, que la scorie 1 s*écoulant de haut en bas et le métal 2, entraîné de bas en haut par des forces électro-magnétiques, réagissent dans une chambre de réaction 5 inclinée, la fonte, qui contient des éléments (par exemple Mn, Si, P, G) ayant de l'affinité pour l'oxygène, est amenée au point le plus bas de cette chambre de réaction, le minerai et/ou la scorie sont amenés au point le plus haut, le métal sort en aval de la zone de réaction 4« On évacue en partie l'alliage 2 dans la région de sa 10 concentration la plus élevée (point 3 des figures 1a» 1b), tandis qu'après avoir ajouté des agents réducteurs solides ou liquides 7, on ramène au circuit, aux points 5 et 6, l'autre partie du courant métallique 2. Quand on recycle une partie de la scorie (fig. 1c, 2c, 3s) t on évacue au point 3 une partie de la scorie 1. 15 Ainsi que cela ressort des figures 2, des conditions tout d'abord fortement réductrices puis allant jusqu'à être finalement oxydantes régnent pour le minerai ou l'élément d'alliage à la délimitation des phases scorie-métal, l'élément d'alliage se rend donc tout d'abord dans le courant de métal et, pour terminer, retourne 20 dans la scorie, et ce, dans une mesure plus grande si par exemple on amène additionnellement de l'oxygène. Cette amenée d'oxygène a lieu de façon différenciée en observant la règle que l'amenée la plus importante a lieu peu avant la sortie du métal à l'extrémité de la chambre de réaction pour permettre ainsi l'établissement d'un 25 gradient du potentiel d'oxygène. Du fait de ce déplacement, échange de circulation et de substance des éléments d'alliage, le maximum de concentration dans le métal et la scorie (courbes 9 et 10 sur les figures 3jà, 3b et 3ç) se forme sous l'influence du gradient de potentiel. 30 Suivant l'invention, on évacue une partie de l'alliage dans la région de ce maximum. Toutes les mesures telles que l'addition d'un agent oxydant, l'addition 7 d'un agent réducteur, recyclage ou addition d'un courant partiel en un point convenable 5, 6, 7, 8 servent à renforcer le maximum, la condition de ce renforcement est 35 un gradient marqué de potentiel. Toutes les mesures servent donc avant tout à créer un gradient marqué de potentiel, d'oix résulte alors seulement un maximum plus élevé. Gela apparaîtra de façon particulièrement nette dans l'exemple Fe-Ui traité en détail ci-après. la croissance rapide, portée sur la figure 3h, de la concen-40 tration dans la scorie et dans le métal a lieu lors d'un recyclage 10 40193 >■8— 2067052 e-fc d.rune réintroduction d'un courant partiel (figure 1b, point 6). On voit sur la vue en coupe longitudinale de la figure 4â» une forme de réalisation qui empêche de façon remarquable le mélange dans la direction du déplacement dirige simultanément le métal 12 5 et la scorie 11 à contre-courant l'un de l'autre. L'amenée du courant de métal et du courant de scorie a lieu dans des tubes ou gouttières 16, 17, et l'évacuation par des trop-plein 15, 18 à l'extrémité convenable de la chambre de réaction. Au cours de la r ota-tion, le métal 12 est entraîné à contre-courant de la scorie 11 par 10 des délimitations ou cloisons hélicoïdales 19 ménagées sur la paroi interne de la chambre de réaction allongée et cyliMrique. la scorie 11 est de la même façon entraînée à contre-courant par les délimitations ou cloisons hélicoïdales 20 d'un arbre rotatif 14 disposé co~ axialement dans la chambre de réaction, la hauteur du bain de métal 15 est déterminée par la hauteur des cloisons 19» Une faible vitesse de rotation évite des mélanges, dûs à des courants entraînés de métal ou de scorie, dans les directions du déplacement. On voit, sur la figure 4^1 'évacuation, à travers un système 13 de tubes en siphon, au maximum de concentration de l'élément 20 d'alliage, d'une partie de la masse métallique fondue 12. Il est également possible de monter en série, sans siphon, deux chambres de réaction selon la figure 4a, le maximum se trouvant précisément entre ces deux chambres. On peut ainsi dériver de façon tout à fait simple une partie du métal. 25 On voit, sur la figure 5,une gouttière avec bobines 22 et re couvrement 21. A la partie inférieure de la gouttière, se trouvent l'amenée 23 de métal et l'évacuation 26 de scorie, à la partie supérieure l'amenée 25 de la scorie et l'évacuation 24 de métal. On voit, sur la vue en plan (figure 6), une seconde gouttière 29 30 plus courte, disposée parallèlement et ayant une pente plus faible, gouttière dont les extrémités sont reliées par des ouvertures 27, 28 à la première gouttière. Ce dispositif permet de mettre en oeuvre de façon r emarquable le procédé selon l'invention, les bobines 22 entraînent le métal 35 vers le haut par action électro-magnétique, la scorie s'écoule en sens contraire par gravité. Au maximum de concentration l'alliage est évacué à travers l'ouverture 27- Un courant partiel peut s'écouler vers le bas dans la seconde gouttière parallèle 29 et être ramenée au courant de métal par l'ouverture 28 sous forme de matière de 40 recyclage'. Cette installation, permet, de façon particulièrement 70 40183 -9- 2067052 facile, d'ajouter de façon différenciée les substances d'addition (agents réducteurs, agents oxydants) ainsi que d'évacuer et de réintroduire des portions du courant de scorie ou de métal. Ici aussi on peut monter en série plusieurs chambres de réaction (gouttière 5' avec recouvrement). On va maintenant décrire le procédé dans le cas de la fabrication de ferro-nickel, de ferro-chrome et de l'enrichissement de vanadium dans le métal et dans la scorie. Ces exemples seront exposés en se référant à la forme de mise en oeuvre représentée sur les 10 figures 5 et 6. 1. - NICKEL - Au point le plus bas de la chambre de réaction, on amène de la fonte liquide ou l'agent réducteur sous foime liquide ou solide ; du côté opposé situé plus haut, on introduit à l'état liquide le mine-15 rai contenant du nickel, ou bien on l'ajoute à l'état solide et on le fait fondre par des moyens supplémentaires (par exemple arc électrique, brûleur à gaz, à charbon ou à huile, brûleur sous laitier, brûleur à plasma, et autres sources de chaleur). La fonte et la scorie s'écoulent à contre-courant l'une de l'autre et réagissent ensemble; 20 à la fois les substances (par exemple Si, Mn, P, C, etc...) d'accompagnement de la fonte, qui ont de l'affinité pour l'oxygène et le fer lui-même, ont une action réductrice sur le minerai contenant du nickel. La réaction d'échange Fe + MO = PeO + lîi conduit d'une part à du nickel métallique, d'autre part à l'oxydation du fer, de sorte 25 qu'il se forme des alliages de nickel assez pauvres en fer. La particularité du procédé suivant l'invention est que, en considérant le trajet suivi par le métal, à une partie fortement réductrice fait suite, dans une chambre unique de réaction, une partie oxydante, on peut renforcer par l'amenée, superficielle ou 30 dans la masse, d'oxygène ou d'air,ou par l'introduction de porteurs d'oxygène. On fait ainsi tomber à volonté la teneur en fer de l'alliage de nickel. En outre, dans la dernière portion de la chambre de réaction, du nickel à l'état métallique se rendra avec du fer dans la scorie (minerai) aussitôt que le potentiel d'oxygène du minerai 35 de nickel présent aura été dépassé par d'autres constituants du minerai. Ces considérations sont également valables de façon correspondante pour le potentiel de soufre d'un minerai sulfuré de nickel. Le transfert de l'élément d'alliage passant du métal dans la scorie 40 se renforce par exemple dans la dernière portion par l'insufflation 70.40183 -10- 2067052 superficielle d'oxygène ou par l'addition de soufre. Dans ce cas, une quantité considérablement supérieure de fer et de nickel passe dans la scorie, et celle-ci s'enrichit en nickel au début du parcours réactionnel. 5 L'addition d'oxygène ou de soufre a lieu de façon différenciée, à savoir qu'on ajoute une quantité considérable d'oxygène et de soufre au point le plus haut de là chambre de réaction, tandis qu'ai direction de l'entrée de la fonte,cette addition diminue rapidement aux autres points. De façon correspondante, on ajoute des agents 10 réducteurs à la fonte. Cette addition également a lieu de façon différenciée, à savoir l'addition la plus forte a lieu Immédiatement au point d'amenée de la fonte» Il se forme ainsi dans la totalité de la chambre de réaction un fort gradient de potentiel d'oxygène ou de soufre ; il en résulte, dans le courant de scorie ainsi que dans le courant de métal, une teneur maximale d'alliage en un certain point. Ce maximum est situé en un point situé avant la sortie de l'alliage à l'extérieur de la chambre de réaction. C'est en ce point que, suivant l'invention, une partie de l'alliage de nickel est évacuée. 20 On peut ramener au système de réaction le reste de l'alliage - au début également la totalité de la masse fondue -. Cela peut avoir lieu par réunion avec la fonte, l'alliage étant pourvu de façon différenciée d'agents réducteurs en vue d'un enrichissement plus rapide en nickel ; mais la réunion et l'addition différenciée 25 d'agents réducteurs peuvent aussi avantageusement avoir lieu en un ou plusieurs points situés entre l'amenée de la fonte et celle du minerai. Dans ce cas, les additions d'agents réducteurs sont de plus en plus faibles en direction de la sortie du métal. La réintroduction - au démarrage en totalité, ultérieurement 30 sous la forme d'un courant partiel - de l'alliage Fe - ïfi sortant à l'extrémité de la chambre de réaction assure l'établissement,dans cette chambre, de concentrations élevées en nickel, qui ne sont pas perdues, car à l'entrée du métailla scorie doit traverser une portion fortement réductrice et y cède du nickel. On renforce inten-35 tionnellement cette portion fortement réductrice par l'addition différenciée d'agents réducteurs. Si, pour des raisons d'économie, on désire abaisser encore, au moyen du procédé suivant l'invention, les teneurs en nickel à la sortie de la scorie, on peut réintroduire la scorie, principalement 40 dans la partie réductrice de la chambre de réaction. On peut obtenir 70 40183 -11- 2067052 un autre renforcement du maximum en réintroduisant une partie de l'alliage de fer et de nickel évacué à l'endroit du maximum. On obtient une régulation de la teneur de l'alliage en nickel en réintroduisant les courants partiels de scorie ou d'alliage. Par 5' exemple, quand on utilise la gouttière de transport électro-magnétique, on peut assurer le recyclage du courant de métal en faisant refluer une partie du métal sur le bord de la chambre de r éaction. On empêche — comme proposé - le reflux de la scorie au moyen, de corps convenables. Si l'on choisit assez étroit l'ensemble de la 10 chambre de réaction, il n'y a pas non plus de reflux du métal. Dans le procédé suivant l'invention, on peut également n'opérer qu'avec des agents réducteurs et une amenée de scorie ou de minerai. Dans ce cas, le courant de métal se forme à partir du courant de minerai ou de scorie. Le réglage principal ou grossier de 15 la teneur en nickel est réglé par les quantités de scories et/ou d'agents réducteurs et de minerai de nickel amenées par unité de temps. 2« - CHROME Mais le mode opératoire décrit ci-dessus est également possible 20 pour les substances qui ont pour l'oxygène une plus grande affinité que le fer. On indiquera comme exemple la production du ferro-chro-me. Les minerais qu'on utilise dans ce procédé ont en général une teneur en élément d'alliage (Cr) plus élevée que les minerais de nickel précédemment mentionnés. 25 Dans le cas de la production de ferro-chrome, on obtient des produits qui sont encore fortement souillés par les éléments utilisés pour la réduction. Il existe souvent également d'autres impuretés. Dans le cas des aciers à forte teneur en chrome, on désire souvent des teneurs extrêmement basses en carbone. On peut produire 30 de tels aciers ou encore des alliages de ferro-chrome de façon analogue au ferro-nickel dans l'exemple précédent. Ici aussi, en amenant les minerais de chrome, on atteint dans la scorie une teneur élevée en chrome, qui a pour conséquence une certaine teneur en chrome dans la masse fondue de métal. Des sour-35 ces convenables de chaleur font fondre le minerai. On peut en outre insuffler superficiellement et de façon différenciée de l'oxygène ou des mélanges gazeux en contenant au moyen de lances ou amener des minerais ayant un potentiel d'oxygène élevé. On introduit la fonte dans la chambre de réaction du côté opposé à l'amenée du mine-40 rai. Le courant de métal réintroduit est additionné d'agents réduc- 70 40183 -12- 2067052 teurs. Du côté de l'amenée du minerai, règne le potentiel d'oxygène élevé, qui a pour conséquence une assez basse teneur en carbone. Le passage, dans la scorie, du chrome de l'alliage est limité par la teneur en chrome du minerai ou de la scorie, tandis qu'au contraire^ 5 le carbone est libéré sous forme d'oxyde gazeux. Dans cet exemple également, le recyclage d'une partie du courant de scorie ou de métal est avantageux. A la scorie réintroduite^ on ajoute de façon différenciée des porteurs d'oxygène, tandis qu'au courant de métal^on ajoute de façon différenciée des agents réduc-10 teurs. En conformité avec l'addition différenciée des agents oxydants ou réducteurs, l'addition a lieu en plusieurs points de la chambre de réaction. Dans ce cas aussi, il peut en résulter un circuit multiple pour certains volumes. Un rendement élevé en minerai s'en trouve assuré. 15 3. - VAIIADTUM PUIS LES SCORIES - On peut également, dans la région du maximum, évacuer des soo-ries qui y sont plus fortement enrichies en certains éléments. On va l'expliquer sur un exemple relatif à l'élément vanadium. On sait que, lorsqu'on soumet à l'insufflation de la fonte con-20 tenant du vanadium, du vanadium s'enrichit dans la première scorie. On a déjà utilisé ce fait pour obtenir du vanadium. On peut obtenir de plus forts enrichissements et par suite de meilleurs rendements quand on applique le procédé suivant l'invention. D'un côté du réacteur à contre-courant, on amène la fonte conte-25 nant du vanadium ou l'acier d'un four à coupole ou une matière semblable ; de l'autre côté, on produit, au moyen de minerai, d'agents de formation de scories et de préférence d'insufflation différenciée d'oxygène, la scorie possédant un potentiel d'oxygène élevé. Contrairement aux exemples précédents, on fait circuler la 30 scorie - qui par oxydation absorbe du vanadium - jusqu'à ce que la concentration désirée soit atteinte au maximum de la courbe de la concentration. Ce maximum se forme exactement comme celui des concentrations en nickel. Cela signifie qu'à l'endroit du maximum, on peut évacuer à la fois une "fonte" et une scorie plus riches en vanadium 35 qu'à leur introduction. Qunad la courbe de la concentration s'est établie,on-peut utiliser le recyclage de la scorie pour régler la concentration. Indépendamment de l'addition d'oxygène gazeux dans la chambre de réaction, on mélange préalablement, de préférence aussi-, de façon différenciée, la scorie avec des porteurs d'oxygène 40 (minerai). Après la période de démarrage, il est possible d'annuler 70 40183 •13- 2067052 la partie recyclée et de régler la courbe de concentration uniquement par les vitesses d'écoulement des phases en fonction des vitesses, non modifiables, de transfert des substances. Dans ce cas, outre la scorie riche en vanadium au point du maximum, on obtient, 5* à l'entrée du métal, une scorie qui n'est plus utilisée dans ce procédé. Comme dans les exemples précédents, on peut, pour une meilleure utilisation, recycler plusieurs fois la fonte. Dans le mode opératoire décrit jusqu'ici, on obtenait la concentration élevée de l'élément d'alliage au point du maximum, de 10 préférence en recyclant les phases, que, lors de leur remise en circuit, on avait additionnées de façon différenciée d'agents réducteurs ou oxydants. Hais -après la formation de la courbe de la concentration dans une phase initiale - on peut également obtenir la courbe de concentration désirée uniquement en réglant le courant 15 de métal qu'on amène au point le plus bas de la chambre de réaction ou du courant de scorie (minerai) qu'on amène à l'extrémité opposée, le réglage a alors lieu en réglant les courants amenés et évacués, les quantités des agents réducteurs ou oxydants, les vitesses d'écoulement, etc.... l'usure subie par les matières réfractaires et les 20 quantités d'énergie consommées pour le transport sont alors naturellement moindres, -ais le procédé ainsi mis en oeuvre est également caractérisé par le gradient de potentiel et le maximum de concentration dans une petite portion de la chambre de réaction. A cause de ces effets, qu' on ne peut pas expliquer par un équi-25 libre chimique unique, ce procédé est applicable non seulement aux alliages, tels que Fe - ITi, ayant pour l'oxygène une faible affinité, mais également à ceux ayant pour l'oxygène une plus grande affinité que le fer, c'est-à-dire par exemple à Fe - Cr, Fe - V ou Fe - P. 30 En outre, il n' est pas limité aux seuls alliages binaires et aux scories oxydantes, mais on peut également produire par exemple des alliages de métaux sous speiss,scories sulfurées ou saLs* Il en est de même de la production de scories ou d'autres phases ayant des compositions et des propriétés déterminées. On mentionnera enfin égale-35 ment que des réactions entre un métal et un gaz ou entre une scorie et des phases gazeuses sont à prendre en considération. 70 40183 -14- 2067052 - EEVBSBICAIIOIS 1.- Procédé métallurgique utilisant des masses fondues flâna lequel une phase métal (métal ou alliage) et une phase scorie (composés inorganiques sous la forme de scories, scorie sulfurée, de speiss, etc...) sont dirigées à contre-courant l'une de l'autre 5 dans le but de transférer dans l'une des phases au moins un élément de l'autre phase sous l'effet du gradient de potentiel qui s'établit sur la longueur du contre-courant, du fait de l'affinité du partenaire de liaison de l'élément à. transférer, ce procédé étant caractérisé par les mesures suivantes ï •JO a) dans le but de renforcer le gradient de potentiel on ajoute,du côté de l'amenée de la phase métal, des substances ayant une grande affinité pour le partenaire de liaison de l'élément à transférer de sa combinaison avec ce partenaire à la phase métal, ou bien on ajoute du côté de l'amenée de la phase scorie, des substances 15 ayant une grande affinité pour l'élément à amener par transfert dans la phase scorie, ou bien on applique ces deux mesures en combinaison j b) on limite dans une large mesure le mélange des différentes phases, ou des deux phases,dans la direction de l'écoulement î 20 c)on détermine, sur le trajet de réaction, un maximum de concentration en l'élément à enrichir, et d) au maximum ou au voisinage du maximum défini en c) on évacue une partie de la phase enrichie en l'élément. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on 25 fait circuler en circuit fermé la partie d'une des deux phases ou des deux phases qui subsiste après l'évacuation définie en d), le reflux de chaque phase étant exécuté de façon connue en soi. 3«- Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le renforcement du gradient de potentiel dans le 50 courant de scorie ou de métal est produit en ajoutant de façon différenciée des agents réducteurs, sous forme alliée ou pure (P, Si, Al, I-In, G...), au courant amené, allié ou non allié, de métal ou .des agents oxydants (minerais oxydés, air, oxygène, etc...), en particulier en dirigeant de l'oxygène sur ou à l'intérieur de la 35 masse, à la suite de la zone de réduction. 70 40183 -15- 2067052 4— Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que par un guidage forcé, de préférence produit par vis sans fin, dans lequel les phases sont délimitées par étages ou de façon continue dans la direction du déplacement, on évite le mélan-5" ge des différentes phases dans cette direction. 5»- Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3» caractérisé en ce qu'on entraîne le métal vers le haut, de façon connue en soi, sous l'action de forces électro-magnétiques, en sens inverse de l'écoulement de la scorie qui se produit vers le bas sous l'ac- 10 tion de la pesanteur. 6.- Procédé suivant la revendication 5» caractérisé en ce que le circuit de la phase métal a lieu en ramenant celle-ci dans la partie de la phase métal qui n'est pas entraînée vers le haut par les forces électro-magnétiques. 15 7«- Procédé suivant l'une des revendications 5 et 6, caracté risé en ce qu'on évite, dans la région du reflux du métal, le brassage dans la direction de déplacement par une entrave, une retenue, un rétrécissement ou des mesures semblables imposées au courant des scories, scories.sulfurées, speiss ou autres phases. 20 8.- Application du procédé suivant l'une des revendications 1 à 7, à la fabrication de ferro-alliages comprenant des éléments ayant pour l'oxygène une affinitié plus élevée (par exemple Cr, V, Mn, Ti, 1Tb, Ta, W, P) ou moins élevée (par exemple Ou, Ui, Co, Mo) que le fer. 25 9.- Application du procédé suivant l'une des revendications 1 à 7 à la fabrication de ferro-alliages, la masse métallique fondue étant constituée par du fer à teneurs élevées en agents réducteurs, tels que P, Si, Al, I-In, C ou de la fonte et le minerai ou la scorie contenant les éléments d'alliage de façon dominante sous la 30 forme d'un composé avec l'oxygène ou un composé avec le soufre. 10«- Application du procédé suivant l'une des revendications 1 à 7, à la fabrication d'une scorie enrichie en composés d'éléments d'alliage (par exemple P, Y, Cr, Mn, ....) provenant principalement du courant de métalo 35 11.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend une chambre de réaction allongée et rotative pourvue sur sa face intérieure de délimitations ou cloisons hélicoïdales et qui reçoit le 70 40183 -16- 2067052 courant de métal et un arbre rotatif monté coaxialement dans cette chambre et présentant des délimitations ou cloisons hélicoïdales correspondantes recevant le courant de scories. 12.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant 5 la revendication 6, caractérisé par des corps disposés latéralement ou à partir du haut ou du bas pour constituer un empêchement, un étranglement ou une retenue s'opposant au courant des scories, scories sulfurées, speiss ou phases semblables. 13.- Dispositif — 10 pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce qu'il comporte une chambre de réaction allongée présentant, au voisinage de l'entrée et de la sortie connues, des ouvertures par lesquelles une ou les deux phases peuvent respectivement sortir ou entrer pour une partie, ou par lesquelles an. 15 peut effectuer l'introduction, dans la chambre de réaction,des substances d'addition (agents réducteurs, agents oxydants) qui augmentent le gradient de potentiel.