Brevet FR2573776A1 — publié le 19860530

Procédé d'affinage de cuivre fondu par addition de réducteurs L'invention concerne un procédé pour réduire des bains de cuivre par addition de matériaux contenant du carbone et de l'hydrogène au bain. Dans le procédé d'affinage du cuivre au feu, il faut éliminer les impuretés contenues dans le bain. Comme impuretés, on a essentiellement des éléments plomb, arsenic, antimoine, étain, bismut, nickel, fer, cobalt, zinc ou soufre. Les éléments qui ne se transforment pas en scories oxydées, sont éliminés dans la veine du bain. Pour cela, on oxyde, de préférence, les éléments. ayant une plus grande affinité que le cuivre pour l'oxygène et on les transforme en scories. En pratique, après une fusion oxydante dans un four à sole ou un four à tambour rotatif, on oxyde le bain par injection ou Insufflation d'oxygène pur ou d'air. L'oxyde de cuivre ainsi formé et qui se sépare du bain constitue un véhicule de transfert d'oxygène pour les impuretés. Celles-ci s'oxydent, remontent sous forme de scories et sont éliminées par enlèvement des scories. Après l'oxydation des impuretés, il faut éliminer de nouveau l'oxygène du bain par réduction de l'oxyde de cuivre. Cela se fait par le procédé dit de travail à la perche. Au cours de ce procédé, on immerge dans le bain des troncs de hêtre ou de bouleau. Les gaz de distillation qui résultent de la distillation à sec des troncs sont principalement de l'hydrogène et de l'oxyde de carbone. Ces gaz de distillation tendent à agiter le bain de façon trop intense. En outre, ces gaz entrainent une réduction du cuivre selon les formules de réaction suivantes Le travail à la perche se fait en deux phases.La première phase consiste en un travail, dit de densification, au cours duquel on nettoie du bain essentiellement le dioxyde de cuivre à l'aide des gaz de travail à la perche ; la phase suivante,à savoir le travail à la perche intense; est l'opération de réduction proprement dite par laquelle on réduit la teneur en oxygène dans le bain Jusqu'à des valeurs de l'ordre de 0,05 %. Pour le travail à la perche, il faut des quantités importantes de troncs d'arbre récents, qu'il faut souvent transporter sur des distances importantes Jusqu'à l'usine à cuivre. Une charge de 250 tonnes néces sitesspar par exemples12 à 15 troncs de hêtre. Le travail à la perche avec du bois est un procédé extrêmement ancien, confirmé, pour la réduction des bains de cuivre. I1 est toutefois relativement complexe, car il faut pousser les troncs successivement sous la surface du bain et cela dans une période de plusieurs heures. De ce fait1 les tentatives n'ont pas manqué pour remplacer le travail à la perche avec du bois par des procédés consistant à additionner des matières contenant des hydrocarbures notamment du propane. Ces tentatives ont donné très peu de résultats, car le travail à la perche, avec du bois, s'est toujours avéré meilleur sur le plan économique. Le 'travail à la perche avec du gaz" ne s'est imposé que là où l'on disposait de gaz naturel très bon marché. L'invention a pour but de créer un procédé de réduction des bains de cuivre qui évite le travail à la perche en bois, compliqué,et soit au moins équivalent à ce travail sur le plan économique. Partant de l'étant de la technique énoncé dans le préambule de la revendication 1, l'inven- tion concerne un procédé caractérisé en ce que,comme matériau contenant du carbone et de l'hydrogène, on ajoute du méthanol. L'invention présente également des développements avantageux de ces caractéristiques générales. La caractéristique-fondamentale du procédé de l'invention consiste ainsi à utiliser pour le travail à la perche, un alcool contenant du carbone et de l'hydrogène à savoir du méthanol. Le méthanol est un produit de grande fabrication, peu coûteux, qui est utilisé par exemple également pour former du gaz protecteur lors du traitement thermique de métaux. Fondamentalement, le procédé selon l'invention pourrait également se mettre en oeuvre avec d'autres alcools que le méthanol toutefois, de tels alcools ne sont pas envisageables pour des raisons de coût. Le méthanol est à l'état liquide dans les conditions habituelles ; son point d'ébullition se situe à 650C. A l'atmosphère du four ou du bain, le méthanol se décompose suivant la réaction La décomposition thermique du méthanol en des gaz de réaction savoir l'oxyde de carbone et l'hydrogène > fournit ainsi les-gaz nécessaires pour le travail à la'!perche" du bain de cuivre. Si le méthanol est introduit à l'état liquide dans le bain de cuivre, sa forte augmentation de volume assure, au moins l'agitation nécessaire du bain. Un litre de méthanol liquide se transforme en 1,8 mètre cube de gaz de traitement à l'état normalisé.Au cas où l'agitation du bain ainsi provoquée n'est pas suffisante, on peut, par injec tion simultanée d'un gaz inerte, de préférence de l'azote, activer encore plus l'agitation du bain. Dans ce procédé, on peut introduire le méthanol liquide et de l'azote gazeux comme agents propulseurs dans le bain à travers une buse d'injecteur. Le méthanol peut toutefois être injecté également dans le bain à l'état gazeux s'il est préalablement vaporisé. La vaporisation et la décomposition de le cas échéant du méthanol peuvent se faire;par exemple, dans une lance immergée dans le bain. La vaporisation peut toutefois se faire également à l'extérieur du four néanmoins de préférence avec la chaleur du four comme source de chaleur. Le méthanol ainsi vaporisé peut être mélangé à l'azote gazeux-pour être injecté dans le bain. Commue lè méthanol est hygroscopique, on peut également injecter dans le bain un mélange méthanol-eau, la vapeur dieau ainsi formée participant de plus à l'agitation du bain. La présente invention sera décrite de façon plus détaillée à l'aide de deux exemples de réalisation fortement simplifiés représentés dans les dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 illustre un procédé selon lequel le méthanol liquide et l'azote à l'état gazeux sont introduits dans un bain de cuivre. - la figure 2 illustre un procédé selon lequel un mélange méthanol-eau, liquide, est intro duit dans le bain. La figure 1 montre un four de fusion 1 contenant un bain de cuivre 3. Le four 1 est équipé d'un couvercle 2. Les gaz de réaction sont évacués par l'ouverture 4. Selon l'invention, à l'aide d'une lance isolée 5, on introduit du méthanol liquide dans le bain de cuivre 3. Le méthanol s'évapore et se décompose en des gaz de réaction à savoir de l'oxyde de carbone et de l'hydro- gène. Les gaz de réduction réduisent le bain de cuivre et engendrent une circulation dans le bain. L'alimentation en méthanol se fait à partir d'un réservoir 6 par une conduite 8 munie d'une vanne d'arrêt 7. Pour activer la circulation du bain, il est, en général7 nécessaire d'introduire dans le bain de l'azote gazeux complémentaire. L'azote est pris à l'état liquide dans un réservoir fixe 9, pour être vaporisé dans un évaporateur 10 et être introduit par une conduite 10 munie d'une vanne d'arrêt 11 ainsi que d'une lance isolée 13 dans le bain de cuivre 3. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 2, on a utilisé les mêmes références pour les mêmes pièces qu'à la figure 1. Le méthanol liquide provenant du réservoir 6 est mélangé à de l'eau dans un mélangeur 14, eau qui est fournie par une conduite 16 munie d'une vanne d'arrêt 15. Le mélange méthanol-eau passe par la conduite 17 et arrive par la lance isolée 18 dans le bain de cuivre 3. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation. A la place de lances isolées, on peut également utiliser des buses. Lorsque tous les participants à la réaction sont introduits à l'état gazeux dans le bain de cuivre, l'alimentation peut se faire à travers des pierres poreuses. L'invention permet de remplacer l'affinage complexe et demandant beaucoup de travail, avec du bois par un procédé qui peut très largement s'automatiser. Le méthanol nécessaire à cet effet est une matière première peu coûteuse, ce qui se traduit par un procédé globalement économique. REVENDICATIONS 10) Procédé pour réduire des bains de cuivre (3) par addition de matériaux contenant du carbone et de l'hydrogène au bain, procédé caractérisé en ce que, commue matériau contenant du carbone et de l'hydrogène, on ajoute du méthanol. 20) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'en plus on introduit dans le bain un gaz inerte. 30) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on introduit dans le bain un mélange de méthanol évaporé et d'azote. 40) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le méthanol liquide est introduit dans le bain par l'intermédiaire d'une lance isolée (5). 50) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on introduit un mélange liquide de méthanol et d'eau dans le bain à l'aide d'une lance isolée (18).