Brevet FR2094064A1 — publié le 19720204

Dans la production des métaux non ferreux, on se trouve près que toujours devant la nécessité de libérer le métal brut fondu de ses impuretés. Lors de la fabrication du plomb, par exemple, les concentrés de plomb sont généralement grillés sur une bande 5 de frittage et la fritte ainsi obtenue est fondue avec le coke, dans un four à cuve, en plomb d'oeuvre. Ce plomb d'oeuvre contient comme impuretés indésirables du cuivre, de l'arsenic, de l'antimoine et de l'étain, ainsi que les métaux précieux or et argent. Pour éliminer ces impuretés, le plomb d'oeuvre est tout d'abord 10 agité à une température légèrement supérieure à son point de soli dification dans de gros récipients en fer et, au bout d'un certain temps, le cuivre et une faible partie de l'antimoine, de l'arsenic et de l'étain remontent à la surface du plomb liquide, où ils forment une poudre noire dite "crasse de cuivre" qui peut 15 être aisément retirée par écumage. Après cet affinage préalable, le plomb d'oeuvre est chauffé dans un four à réverbère à environ 600°C et le reste des impuretés, qui comprend de l'arsenic, de l'antimoine et de l'étain, est éliminé par soufflage dîair. Pour séparer l'argent, on ajoute tout d'abord du zinc à la masse fon-20 due de plomb (zingage), après quoi on laisse la masse fondue refroidir sous agitation, moyennant quoi la majeure partie de l'argent passe dans le zinc qui surnage à la surface du bain de plomb. L'argent résiduel, qui reste encore dans le plomb, est éliminé par distillation sous vide et traitement avec une lessive de sou-25 de fondue. Dans la plupart de ces opérations de traitement, la séparation s'effectue de façon discontinue, c'est-à-dire par lots ou charges séparés. Dans certains autres procédés, pour obtenir un rendement suffisant, il est nécessaire de traiter de grandes quan 30 tités de plomb, ou bien de consommer, par unité de poids de plomb affiné, une quantité d'énergie relativement grande. L'invention a, notamment, pour objet de créer un procédé per mettant de séparer des substances d'une masse fondue de bonne con ductivité électrique, dans lequel la solubilité de ces substances 35 dans la. masse fondue diminue rapidement à mesure que la températu re s'abaisse, et dans lequel la séparation s'effectue de façon continue. Le procédé suivant l'invention est caractérisé en ce que la masse fendue est transportée vers le haut le long d'une gouttière 40 réfractaire inclinée de bas en haut, à l'aide d'un champ d'ondes COPY 71 18771 2 2094064 électromagnétiques progressives, tandis qu'un gradient de tempéra ture négatif ajustable couvrant une zone de solubilité fortement décroissante des substances à séparer est créé longitudinalement dans la gouttière, de sorte que lesdites substances se séparent 5 de la masse fondue le long de la rainure, après quoi elles peuvent être évacuées. Suivant un mode de mise en oeuvre avantageux du procédé suivant l'invention, le gradient de température négatif est calculé de telle manière que les substances à éliminer se séparent à l'é-10 tat solide, au moins dans une zone de la gouttière voisine de son extrémité supérieure. Suivant une variante du procédé suivant l'invention, le gradient de température négatif est calculé de telle manière que les substances à éliminer se séparent à l'état liquide. 15 Suivant une autre variante avantageuse de l'invention, les substances séparées dans la gouttière sont ramenées, en sens inverse du sens d'action du champ d'ondes progressives de transport, dans le récipient de fusion ou de maintien en température d'où elles sont évacuées. 20 Le procédé suivant l'invention peut être utilisé avantageuse ment, en particulier, dans le cadre de l'affinage de plomb d'oeuvre . C'est ainsi que, dans une utilisation particulière avantageu se de l'invention pour le décuivrage de plomb d'oeuvre, le plomb 25 d'oeuvre provenant d'un four à cuve et introduit dans le récipient de maintien en température sous forme de masse fondue est transporté vers le haut le long de la gouttière et est refroidi progressivement au cours de ce transport, de telle façon que sa température, dans une zone de la gouttière voisine de l'extrémité 30 supérieure de celle-ci, ne dépasse que de quelques degrés lepoint de solidification de la masse fondue, de sorte que, dans cette zo ne, le cuivre est séparé sous forme de crasse de cuivre et peut être évacué à partir de la surface de la couche de plomb liquide dans la gouttière. - •' 35 Suivant une autre application particulière, dans le cadre de l'affinage du plomb, on ajoute du zinc dans lé récipient de maintien: en température d'une masse fondue de plomb ayant subi un pre mier affinage préalable, à line température d'au moins 450°C, l'ai liage plomb-zinc liquide est transporté vers le haut le long de "40 la gouttière où il est refroidi de telle manière que sa tempéra 71 18771 3 2094064 ture, dans une zone de la gouttière voisine de l'extrémité supéri eure de celle-ci, ne dépasse que de quelques degrés le point de solidification de l'eutectique plomb-zinc, de sorte qu'une partie du zinc se sépare avec l'argent et s'écoule sur la surface de l'ai 5 liage plomb-zinc dans la gouttière en sens inverse du sens d'action du champ d'ondes progressives, vers le récipient de maintien en température. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen du dessin joint qui en re-10 présente, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation. Sur ce dessin : la fig.1 représente un premier ensemble comprenant un récipient de four de maintien en température et une gouttière de transport de plomb suivant l'invention ; 15 la fig.2 représente un second ensemble analogue à celui de la fig.1, et la fig-3 représente un troisième ensemble analogue à ceux des fig.1 et 2. Sur la fig.1, on voit en 1 un récipient avec lequel communi-20 que un corps de gouttière réfractaire 2 incliné vers le haut et qui forme, avec un moteur linéaire à courant triphasé 3» disposé au-dessous de lui et servant à générer un champ d'ondes électromagnétiques progressives, une gouttière de transport électro-magnétique. Le récipient de maintien en température 1 est fermé par 25 un couvercle 4- qui porte, sur son côté intérieur, un dispositif de chauffage 5 et présente un orifice de remplissage 6 destiné à recevoir la masse fondue qui doit être introduite dans le récipient . L'intérieur du récipient de maintien en température 1 est se 30 paré de l'intérieur de la gouttière par une cloison 7 formant bar rage, de telle manière que le récipient de maintien en température 1 ne communique avec l'intérieur de la gouttière que par une ouverture 8 de la cloison 7 adjacente au fond de la gouttière. Au voisinage de l'extrémité de la gouttière côté récipient, est pra-35 tiquée, dans une paroi latérale de la gouttière, une ouverture 9 qui, comme décrit plus loin, sert à l'extraction de la crasse de cuivre séparée. Le corps de gouttière 2 est fermé par un couvercle 10 qui porte sur son côté intérieur, au voisinage de l'extrémité de la gouttière côté récipient, un dispositif de chauffage 4-0 11 et, au voisinage de l'extrémité supérieure de la gouttière, un 71 18771 4 2094064 dispositif de refroidissement 12. L'extrémité supérieure de la gouttière se termine par un bec de coulée 13. La fig.2 représente un récipient de maintien en température auquel est juxtaposée une gouttière de transport électro-magnéti-5 que d'une construction analogue à celle de la fig.1. Sur les deux figures, les parties équivalentes sont désignées par les mêmes ré férences numériques. Toutefois, dans le dispositif de la fig.2, aucune cloison formant barrage n'est prévue entre l'intérieur du récipient et l'intérieur de la gouttière. En outre, ce dispositif 10 se distingue de celui de la fig.1 par le fait que l'orifice d'admission 14 de la masse fondue est pratiqué dans la paroi du récipient de maintien en température opposée au corps de la gouttière^ tandis que l'orifice de trop plein de crasse de cuivre 15 est pré vu dans une paroi latérale du récipient de maintien en températu-15 re qui, sur la figure, est parallèle au plan du dessin. JSo. outre, aucun dispositif de refroidissement n'est prévu dans le couvercle 10 de la gouttière et ce dispositif est remplacé par un orifice 16 qui sert à l'admission de substances. Le dispositif de la fig.3 ne se distingue de celui de la fig. 20 1 que par le fait qu'il ne comporte pas non plus de cloison formant barrage entre l'intérieur du récipient et celui de la goutti ère, ni d'ouverture dans la paroi latérale de la gouttière. Par contre, le récipient de maintien en température est muni, sur son côté opposé à la gouttière, d'un trop plein 17. 25 Au moyen de ces trois dispositifs, l'affinage du plomb d'oeu vre par un processus continu s'effectue, par exemple, comme suit: Le plomb d'oeuvre 18 liquide produit dans le four à cuve a été introduit dans le récipient de maintien en température 1 (fig 1), à travers l'orifice de remplissage 6, et son niveau dépasse 30 celui de l'ouverture 8 de la cloison 7» de sorte qu'il pénètre dans le corps de gouttière 2. En branchant le moteur linéaire à courant triphasé 3 sur une source de courant triphasé appropriée non représentée sur la figure, on crée à l'intérieur de la goutti ère un champ d'ondes électro-magnétiques progressives qui trans-35 porte vers le haut, à partir du récipient de maintien en température 1, la masse fondue présente dans le corps de gouttière 2. L'épaisseur de la couche de métal liquide 14 transportée dans le corps de gouttière et, par conséquent, la quantité transportée par unité de temps, peuvent être ajustées en réglant l'intensité 40 du champ d'ondes progressives. Par un réglage approprié des ef 71 18771 5 2094064 fets de chauffage et de refroidissement, respectivement, du dispo sitif de chauffage 9 et du dispositif de refroidissement 10, on ajuste le gradient de température négatif dans la masse fondue le long de la gouttière, de telle manière qu'en raison de la décrois 5 sance avec la température de la solubilité du cuivre dans le plomb, le cuivre se sépare et remonte à la surface du plomb le long de la gouttière. La séparation du cuivre est favorisée par la forte convexion qui se produit dans la couche de plomb transportée 19» Le gradient de température négatif est calculé de telle manière 10 qu'au moins dans une zone de la gouttière située au voisinage de son extrémité supérieure, la température soit suffisamment basse pour qu'au moins dans cette zone, la séparation du cuivre s'effeç tue sous forme de crasse de cuivre. Dans la crasse de cuivre, même si elle forme une couche, en raison de son état pulvérulent, 15 aucun courant appréciable ne peut être induit par le champ d'ondes progressives, de sorte que l'effet transporteur du champ d'on des progressives sur la crasse de cuivre en suffit pas pour l'entraîner hors de la gouttière avec le plomb liquide. La crasse de cuivre séparée 20 s'écoule alors sur la surface 20 de la couche de plomb 19 en sens inverse du sens d'action du champ d'ondes progressives, stagne devant la cloison 7 et est extraite latéralement à travers l'orifice 9 de la paroi de la gouttière. Le plomb d'oeuvre 21 libéré du cuivre et d'une faible partie 25 de l'arsenic, de l'antimoine et de l'étain, qui s'écoule du beG de coulée 13 du dispositif de la fig.1, est alors introduit, comme indiqué par la flèche 22, dans le récipient de maintien en tem pérature du dispositif de la fig.2, à travers l'orifice d'admission 14 de celui-ci. Dans ce dispositif, le plomb est transporté 30 vers le haut, de la même manière que dans le dispositif de la fig 1 à partir du récipient de maintién en température, sous l'action du champ d'ondes progressives, dans la gouttière réfractaire 2 qui s'élève obliquement, puis il s'écoule de la gouttière 2 à tra vers le bec de coulée 13 de celle-ci. A travers l'orifice 16 du 35 couvercle de la gouttière est introduite une scorie 23 constituée par un mélange de lessive de soude et de salpêtre qui s'écoule en sens inverse du sens d'action du champ'd'ondes progressives trans porteur, et à contre-courant de la couche transportée 24, en flot tant sur celle-ci, jusque dans le récipient de maintien en tempé-40 rature, où elle est évacuée à travers l'orifice'de trop-plein de 71 18771 6 2094064 scorie. Le plomb soumis de cette manière à un préaffinage, qui s'écoule du bec de coulée du dispositif de la fig.2 est enfin introduit, comme indiqué par la ligne 25, dans le récipient de main-5 tien en température 1 du dispositif de la fig.3» à travers l'orifice 6 du couvercle 3. On ajoute alors au bain de plomb fondu 26 contenu dans le récipient de maintien en température (fig.3) qui est maintenu à une température d'au moins 450°G, à travers l'orifice 14, du zinc à l'état solide. Le mélange ainsi formé de plomb 10 et de zinc liquides est transporté vers le haut sous l'action du champ d'ondes progressives dans la gouttière réfractaire 2 inclinée de bas en haut. Par ajustement de l'épaisseur de la couche transportée 25 de la masse fondue, ajustement qui s'obtient par tua réglage de l'intensité du champ d'ondes progressives et par un 15 réglage des effets respectifs de chauffage et de refroidissement du dispositif de chauffage 9 et du dispositif de refroidissement 10, le gradient de température négatif établi dans la masse fondue le long de la gouttière est ajusté de telle façon que grâce à la décroissance avec la température de la solubilité du zinc dans 20 le plomb et grâce aussi à l'action favorable de la forte convexion dans la couche transportée 27, le zinc se sépare, avec l'argent contenu dans le plomb en tant qu'impureté, le long de la gouttière, et remonte à la surface du plomb. Le gradient de tempé rature négatif est calculé de telle façon que la température de 25 la masse fondue plomb-zinc, dans une zone de la gouttière voisine de son extrémité supérieure, ne dépasse que de quelques degrés le point de solidification de l'eutectique plomb-zinc, de sorte que la séparation du zinc s'effectue dans cette zone sous forme de poudre. L'effet du champ d'ondes progressives sur cette poudre sé 30 parée est, toutefois, trop faible pour pouvoir continuer à la transporter vers le haut avec le plomb dans la gouttière, de sorte que cet alliage zinc-argent séparé 28 s'écoule en flottant, en sens inverse du sens d'action du champ d'ondes progressives trans porteur, dans le récipient de maintien en température, tandis que 35 le plomb 29 libéré de 1'argent s'écoule.du bec de coulée 13 (fig. 3) par exemple dans un récipient de transport 30. Ge plomb peut alors être libéré d'une manière - usuelle, par exemple par distilla tion sous vide, du zinc résiduel. 71 18771 7 2094064 REVENDICATIONS 1. Procédé permettant de séparer des substances, dont la solubilité décroît fortement lorsque la température s1 abaisse, à partir d'une masse fondue de bonne conductivité électrique, ledit procédé étant caractérisé en ce que la masse fondue est transporta tée vers le haut, à partir d'un récipient de fusion ou de maintien en température le long d'une gouttière réfractaire s'étendant obliquement de bas en haut, tandis que, dans la gouttière est créé un gradient de température négatif réglable longitudinal couvrant une zone de solubilité fortement décroissante des subs- 10 tances à éliminer, de sorte que celles-ci se séparent de la masse fondue, le long de la gouttière, après quoi elles sont évacuées. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le gradient de température négatif est calculé de telle manière que les substances à éliminer soient séparées à l'état solide, au 15 moins dans une zone de la gouttière située au voisinage de son extrémité supérieure. 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le gradient de température négatif est calculé de telle manière que les substances à éliminer soient séparées à l'état liquide. 20 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications pré cédentes, caractérisé en ce que les substances qui se séparent dans la gouttière sont ramenées en sens inverse du sens d'action du champ d'ondes progressives transporteur, dans le récipient de fusion ou de maintien en température d'où elles sont évacuées. 25 5* Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, pour le décuivrage continu de plomb d'oeuvre, caractérisé en ce que le plomb d'oeuvre, provenant d'ion four à cuve et introduit dans le récipient de maintien en température, est transporté vers le haut le long de la gouttière, transport au cours duquel il est refroi-30 â-i de telle manière que sa température, dans une zone voisine de l'extrémité supérieure de la gouttière, ne dépasse que de quelques degrés le point de solidification de la masse fondue de telle manière que, dans cette zone, le cuivre se sépare sous forme de crasse de cuivre et puisse être évacué à partir de la surface 35 de la couche de plomb liquide dans la gouttière. 6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1, 2,3,et4, 71 18771 8 2094064 pour la désargentation continue de plomb ayant subi un préaffinage, caractérisé en ce que, dans le récipient de maintien en tempé rature, on ajoute du zinc à une masse fondue de plomb ayant subi un préaffinage à une température d'au moins 4-50°C, l'alliage 5 plomb-zinc liquide ainsi obtenu étant ensuite transporté vers le haut le long de la gouttière, tout en étant refroidi de telle manière que sa température, dans une zone de la gouttière voisine de son extrémité supérieure, ne dépasse que de quelques degrés le point de solidification de l'eutectique plomb-zinc de sorte qu' 10 une partie du zinc est séparée avec l'argent et s'écoule à la sur face de l'alliage plomb-zinc, en sens inverse du sens d'action du champ d'ondes progressives transporteur, dans le récipient de maintien en température.