Brevet FR2110175A1 — publié le 19720602

La présente invention est relative à un procédé pour la préparation de sels de raffinage et de protection pour alliages légers, plus particulièrement pour des alliages au magnésium, dans lesquels des sels cristallins sont fondus en tant que matières premières et matières d'apport durant le processus de séchage. On utilise les sels de raffinage et de protection pour la purification, ainsi que pour éviter le brûlage lors de la fonte d'alliages légers et plus particulièrement d'alliages au magnésium. Les composants de ces sels sont principalement des halogénures alcalins et alcalino-terreux, par exemple les chlorures de potassium, de magnésium et de sodium, accompagnés de matières d'apport, de fluorure de calcium ou de sodium et similaires. L'eau de cristallisation des sels utilisés doit auparavant être éliminée. Il y a lieu en outre d'arriver à une homogénéité du mélange de sels, afin que ceux-ci fondent régulièrement au cours de l'utilisation. C'est la raison pour laquelle un procédé a déjà été proposé, selon lequel les matières de départ ainsi que les matières d'apport sont fondues ensemblé au cours du processus de séchage. Les matières sont dans ce but chauffées à une température de 100 à 2200C. La formation de la phase liquide sous ces basses températures est obtenue grâce au chlorure de magnésium contenant de 1' eau de cristallisation. Il s'est cependant avéré qu'une calcination du sel à fondre, effectuée par l'utilisateur au cours de ce procédé, à une valeur inférieure à 1,5 % d'eau de cristallisation résiduelle, n'était pas réalisable car de trop grandes quantités de MgCl2 se trouvaient décomposées par la vapeur d'eau avec formation de MgO et HCl. Ces sels à fondre pauvres en. eau, dont la préparation exige des températures très élevées ou des temps de séjour plus longs, peuvent contenir 10 % ou plus de MgO. Compte non tenu du fait que des teneurs en MgO dépassant 4 à 5 % ne sont pas souhaitables pour des raisons de qualité, on décompose approximativement 24 % de MgCl2 pour 10 % de MgO. Etant donné que, conformément au procédé, ces quantités manquantes de MgCl2 doivent être remplacées par des introductions plus importantes de sels bruts qui seront également partiellement décomposés par calcination, la teneur en MgO dépasse en fin de compte de loin la quantité totale admissible par ce procédé. Il y avait donc lieu de trouver un procédé permettant la préparation d'un sel à fondre homogène à faible teneur en eau et en MgO, à partir d'un mélange de sels de départ. Grâce à des discussions théoriques et à des essais pratiques, on a trouvé qu'il était possible de préparer un sel de raffinage homogène parfaitement anhydre et présentant une très faible teneur en oxyde de magnésium en introduisant le mélange de départ, se composant de matières premières et de matières d'apport, dans une fusion préparée à partir du mélange de départ. Cette technique est mise en oeuvre dans un récipient de réaction allongé, pouvant être chauffé et dans lequel on charge le mélange de sel brut par le côté étroit, tandis que l'on charge le sel en fusion déshydraté par trop plein par le côté opposé. Il s'est avéré avantageux de prévoir une paroi de séparation entre l'introduction et le trop plein du récipient, de manière à ménager deux zones de fusion continuellement reliées entre elles. Il est avantageux, en vue d'un fonctionnement rationnel, d'introduire le mélange de sel brut en continu dans le récipient. Conformément à l'invention, il est avantageux d'utiliser des quantités de fusion importantes au point de former un multiple de la quantité horaire de sel brut introduit, afin de disposer immédiatement de la quantité de chaleur nécessaire pour expulser l'eau de cristallisation du mélange brut et pour éviter la solidification de la fusion. On a pu constater que les produits primaires de la décomposition, le MgO et HCl, se transformaient à nouveau en grande partie en MgCl2 dans la fusion liquide lorsque le volume de cette fusion est suffisamment important. Le rapport de quantités de fusion : mélange de sel brut introduit le plus avantageux paraît hêtre 3 : 1 à 6 : 1 parties en poids.Ces valeurs dépendent évidemment de la composition du mélange brut et plus spécialement de sa teneur en eau de cristallisation et, en général, de la teneur en MgCl2 . 6H2O du mélange de sel brut. Conformément à l'invention, la température du sel en fusion préparé doit se situer à au moins 50 à 1000C au-dessus de son point de solidification. La préparation de la fusion peut s'effectuer de manière à utiliser directement des- sels anhydres et de fondre ceux-ci en quantités correspondantes, ou d'utiliser un mélange de sels en fusion que l'on dessèche selon des procédés connus et qui sont éventuellement homogénéisés. Dans ce cas, le trop plein au début du procédé présente encore une teneur en eau ou en MgO plus ou moins élevée et ce n'est qu'au cours de l'introduction d'autres quantités de mélange de sels bruts que la teneur en MgO et eau du tropplein diminue. Etant donné que ce procédé est avantageusement conduit en continu, ces variations de la composition souhaitée n'influencent que le début du procédé. L'exemple ci-après a pour but de décrire le procédé conforme à la présente invention. Exemple En vue de la préparation d'un sel de raffinage et de protection du magnésium et des alliages au magnésium, selon une composition souhaitée d'environ 42 % MgCl2, l % maximum de MgO, 0,5 % maximum de H2O, 42 0-de KCl, 10 % de @@Cl et 2 % de CaF2, on introduit environ 10 kg d'un sel de fusion mogène pauvre en eau présentant la composition suivante : MgCl2 = 38 % MgO = 2 % H2O = 6 KCl = 42 % NaCl = 10 a et CaF2 = 2 % dans un récipient en tole chauffe au gaz. La fusion présentait durant l'essai une température comprise entre 400 et 4900C.Sous chauffage poursuivi, on introduit dans ce mélange une quantité horaire de 2 350 et 2 820 @ d'un mélange de sel brut présentant la composition ci-après : MgCl2 . 6H2O = 64,5 % KCl = 27,8 % NaCl = 6,4 % et CaF2 = 1,3 % tout en poursuivant le chauffage. Le trop-plein a été analysé toutes les heures. La durée de l'essai s'étendait sur environ 8 heures. On a obtenu les résultats ci-après Echantillon MgCl, MgO H2O 1 41,4 % 3,22 % 0,3 % 2 41,8 % 2,95 % 0,2 % 3 42,0 Oo 3,02 9 0,2 % 4 41,8 % 3,02 9 0,4 Ó 5 41,6 % 3,08 % 0,3 b 6 42,2 % 3,29 % 0,2 S 7 41,8 % 3,15 % 0,2 o Le point de solidification de la fusion se situait entre 370 et 3800C. Le rendement en sel en fusion a été de 60,8 %, calculés sur le mélange de sel brut mis en oeuvre. Les variations de la teneur en MgCl2, qui oscillait entre 41,4 et 42,2 %, doivent être considérées selon l'invention comme exceptionnellement basses, étant donné que selon les procédés traditionnels (du fait des inévitables variations des teneurs en MgO), les variations de la teneur en MgCl2 étaient 2,4 fois plus importantes. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour la préparation de sels de raffinage et de protection pour alliages légers, plus particulièrement pour des alliages au magnésium, dans lesquels des sels cristallins sont fondus en tant que matières premières et matières d'apport durant le processus de séchage, caractérisé en ce que lion fait fondre le mélange composé de matières premières et de matières d'addition par introduction de celles-ci dans une fusion de mêmes ma tières. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité de fusion préparée comprend un multiple du mélange de départ à introduire par heure. 3.- Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la fusion préparée est maintenue à une température située entre 50 à 1000C au-dessus du point de solidification.