FR 2130480 A1 19721103 FR 7209720 A 19720320 72 09720 1 2130480 10 15 20 L'invention concerne un procédé et un appareil pour la fabrication de poudres de métaux élémentaires. L'invention s'applique principalement aux métaux réfractaires, mais ne leur est pas limitée. Comme exemples de métaux réfractaires, exemples qui ne sont pas limitatifs, on peut citer le tantale, le tungstène, le molybdène et le columbium. Pius spécialement, elle concerne un procédé et un appareil destiné à produire des poudres de métaux élémentaires de grande pureté, à caractéristiques choisies, avec un pourcentage de rendement important et donnant des particules de dimension, forme et état de surface choisis, le tout dans des conditions commercialement admissibles. Plus spécialement, l'invention a pour objet de réaliser les procédés et appareils nécessaires pour produire des poudres de métaux élémentaires en se servant d'un réacteur à plasma pour assurer le déroulement de la réaction. Par exemple, les halogénures, oxydes et nitrures des métaux sont réduits, à l'aide d'un réacteur à plasma, en métal élémentaire et récupérés sous une forme relativement pure et en quantités qu'il n'était jusqu'ici pas possible d'obtenir. L'ancienne technique d'élimination de gaz par des méthodes physiques d'après les moyens connus de réaliser des réactions chimiques en utilisant un flux ou un faisceau de plasma est bien connue. Les réactions chimiques qui sont à la base de l'invention sont principalement des réductions de composés métalliques avec des réducteurs tels que par exemple l'hydrogène et le carbone. D'autres réactions viendront d'elles-mêmes à l'esprit des personnes compétentes dans la technique d'après la description du procédé ci-après. Les températures engendrées dans un réacteur à plasma sont relativement élevées et les réactions qui s'y effectuent ont été jusqu'ici d'une nature principalement dépourvue de valeur commerciale pour différentes raisons dont les plus courantes étaient que les réacteurs ne pouvaient supporter des réactions entretenues sans blocage par empoisonnement de la chambre d'anode par exemple, ou ne pouvaient produire qu'en quantités à l'échelle du laboratoire les produits finaux désirés qui dans beaucoup de cas ne répondaient pas en quantité ou en qualité aux besoins d'une fabrication commerciale, ou encore ces 25 30 40 72 09720 2 2130480 produits manquaient de certaines caractéristiques essentielles telles que par exemple la dimension et la forme des particules produites. L'invention se propose de réaliser un pro-5 cédé et un appareil pour la fabrication des métaux élémentaires des groupes IVb, Vb, et VIb de la table périodique dans lequel on fait réagir un composé du métal concerné dans une zone de réaction à haute température produite par Tin générateur de plasma, de façon à produire des quantités que l'on ne pouvait obte-10 nir jusqu'à présent du métal ayant une dimension de particules choisie et un degré de pureté satisfaisant, rendant ainsi les métaux produits accessibles pour différentes utilisations commerciales. Ces poudres uniques en leur genre sont aussi revendiquées. 15 Par exemple, il existe actuellement des besoins pour une poudre de tantale sous une forme essentiellement pure, et dont les particules aient une dimension suffisamment grande pour former des électrodes de condensateurs du type sec ou liquide. Le métal élémentaire, tel que le tantale, obtenu 20 en appliquant l'invention décrite ici a la qualité demandée pour les condensateurs que l'on doit fabriquer. Dans la formation du tantale élémentaire, on réduit un halogénure métallique, tel que le pentachlorure de tantale dans un réacteur à plasma, en utilisant un réducteur tel 25 que l'hydrogène, dans un procédé où le tantale obtenu se présente avec un degré de pureté élevé. La dimension des particules L'invention a pour objet de réaliser un procédé et un appareil pour la fabrication de métaux élémentaires. L'invention a aussi pour objets : a) de réaliser un procédé et un appareil 35 destinés à obtenir des poudres métalliques de grande pureté et de réaliser des poudres métalliques uniques en leur genre ; b) de réaliser un procédé et un appareil pour la fabrication de poudres de métaux élémentaires, les particules ayant une dimension, une forme et un état de surface 40 choisis. 72 09720 3 2130480 10 15 20 25 30 35 40 c) de réaliser un procédé et un appareil pour la fabrication de poudre de métal élémentaire en utilisant un réacteur à plasma pour entretenir une réaction de réduction. d) de réaliser l'important perfectionnement qui consiste à obtenir une poudre de métal élémentaire de dimension particulaire choisie en utilisant un plasma dans lequel on maintient un réglage choisi de la pression du fluide entre une zone chauffée et une zone de récupération afin d'obtenir le produit final voulu. e) de réaliser un procédé et un appareil pour réduire les composés métalliques en leur forme de métal élémentaire dans un réacteur à plasma. f) de réaliser un procédé et un appareil pour la réduction d'halogénures, d'oxydes et de nitrures métalliques en métal élémentaire. g) de réaliser un procédé et un appareil pour réduire les halogénures métalliques dans tin réacteur à plasma dans lesquels le réactif est introduit dans une zone de réaction du réacteur à plasma et le métal élémentaire est recueilli dans une zone collectrice. h) plus spécifiquement, de réaliser un procédé et un appareil pour la fabrication de métal élémentaire dans un réacteur à plasma dans lesquels l'effluent de la zone de réaction s'écoule par une zone collectrice dans laquelle un réglage sélectif de la pression différentielle et de la température différentielle entre ces zones permet la formation, d'une façon sélective, de particules de métal. i) plus spécifiquement aussi, de réaliser un procédé et un appareil pour réduire des composés de métaux réfractaires, par exemple de tantale, de tungstène, de molybdène et de columbium de façon à les ramener à l'état de métal élémentaire, ces métaux se présentant à l'état de grande pureté et en particules de dimensions sélectionnées. j) plus spécifiquement encore, de réaliser un procédé à réacteur à plasma pour la fabrication de métaux élémentaires dans lequel le métal réactif est introduit en dessous de l'anode du réacteur et l'effluent qui s'écoule du réacteur est dirigé vers un passage que 1'on peut faire varier sélectivement, dans des conditions réglées sélectivement, pour aller dans une zone collectrice où le métal élémentaire se rassemble. 72 09720 2130480 k) plus spécifiquement aussi de réaliser un procédé et un appareil pour réduire des halogénures métalliques, par exemple le pentachlorure de columbium ou le penta-chlorure de tantale dans un procédé mettant en oeuvre un réac-5 teur à plasma d'hydrogène dans lequel le composé métallique est introduit en dessous de l'anode, et l'effluent de la zone de réaction est envoyé dans une zone à gradient de température dans laquelle est placé -un collecteur pour faire varier sélectivement le passage de l'effluent dans cette zone à gradient ^ de température. D'autres objectifs et avantages ressorti-ront de la spécification ci-après. En principe dans un modèle d'exécution indiqué à titre d'exemple, le procédé suivant l'invention com-15 prend une opération pour la fabrication de métaux élémentaires dans laquelle un réactif est introduit dans un réacteur à plasma, en dessous de l'anode du réacteur, et le flux d'effluent venant de la zone de réaction est dirigé vers un passage que l'on peut faire varier sélectivement, dans des conditions réglées sélec-20 tivement, pour arriver dans une zone collectrice où l'on obtient le métal élémentaire sous une forme relativement pure, et en particules de dimensions sélectionnées, pendant que l'on maintient un contrôle sélectif sur le flux d'effluent. Un moyen de conduire l'opération ci-dessus 25 consiste à utiliser un appareil réacteur à plasma comprenant une combinaison d'une chambre de réacteur possédant line cathode et une anode entre lesquelles est engendré un arc de plasma. Un élément formant zone de réaction communique avec 1$. chambre du réacteur dans laquelle la matière réactive fournie est intro-30 duite en dessous de l'anode. Un organe modérateur de la température comprenant la zone de réaction, dirige le flux d'effluent de celle-ci dans une voie obligatoire et un collecteur est placé dans l'organe modérateur de température et sur la voie formant ainsi -un passage que 1' on peut faire varier sélectivement et par 35 où s'écoule l'effluent. On peut obtenir un produit de réaction sélectionné à partir de l'effluent en permettant au métal élémentaire de se rassembler sur le collecteur, en maintenant une différence de pression sélectionnée entre la zone de réaction et la zone collectrice et en maintenant les températures voulues 40 dans la zone de réaction et dans la zone collectrice. 72 09720 5 2130480 L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés représentant un exemple de réalisation, non-limitatif, de l'invention, dessins dans lesquels : 5 - la figure 1 représente un diagramme d'é coulement pour la mise en pratique du procédé suivant l'invention ; - la figure 2 illustre schématiquement un appareil constituant un exemple pour la mise en pratique du 10 procédé décrit dans la figure 1 ; - la figure 3 est une vue partielle d'un réacteur à plasma utilisant un modèle spécifique de réalisation de l'invention ; - la figure 4 est une vue partielle simi-15 laire du réacteur illustré dans la figure 3, mais modifié pour la mise en pratique de l'invention en continuj - les figures 5 à 8 sont des microphotographies illustrant la poudre de tantale suivant l'invention avec différents grossissements ; 20 - et les figures 9 à 12 sont des photomicro graphies comparatives de tantale d'une qualité ancienne avec des grossissements correspondants destinées à distinguer le tantale suivant l'invention de la technique ancienne. Il y aura avantage à présenter, en introduc-25 tion, une courte description générale du procédé et de l'appareil de l'invention pour permettre une meilleure compréhension de l'idée et de l'étendue de l'invention. Si l'on se réfère aux figures 1 et 2, on voit illustré un procédé spécifique de l'invention et un 30 appareil constituant un exemple de celui qu'on peut mettre en pratique pour le procédé. Le générateur à plasma 2 est généralement du type courant portant une cathode et une anode courante, raccordées de façon appropriée à une source d'énergie de façon à produire un potentiel sur la zone d'anode 4. L'in-35 troduction d'un gaz stabilisateur ou inerte, ou, en variante, d'un gaz réactif, dans la zone d'anode 4, produit un plasma réactif en général dans la zone de l'anode 4 s'étendant axia-lement vers le bas dans la direction de la flèche de la figure 2. Jusqu'ici, le généralteur de plasma décrit 40 est entièrement d'un type ancien, mais il est modifié de façon 72 09720 6 2130480 qu'une matière fournie comprenant un composé de métal réfrac-taire, et dont on se propose d'obtenir un métal élémentaire, arrive par une entrée 6 par elle-même (ou dans certains cas au moyen d'un gaz d'alimentation ou de transport comme on s'en 5 rendra compte), de sorte que la matière fournie est introduite en bas de l'anode et sensiblement dans le plasma engendré, le fait de faire arriver la matière fournie de cette façon évite efficacement que les produits de la réaction se déposent sur les surfaces de l'anode. 10 Si l'on utilise un gaz stabilisateur pour engendrer le plasma, le gaz véhiculeur de la matière fournie pourra comprendre aussi un gaz réactif tel que l'hydrogène si le composé de métal réfractaire doit être réduit, et/ou un gaz réactif pourra être introduit à côté du point d'introduction 15 de la matière fournie au moyen de l'entrée de gaz réactif 8. La matière fournie et le gaz réactif sont transportés par le plasma dans ce que l'on peut considérer comme une zone de réaction s'étendant axialement 10. L'organe 10 est fait d'une matière qui est de préférence inerte vis-à-vis des réactifs et 20 des conditions de réaction (une telle matière pouvant être le tungstène). D'autres métaux réfractaires pourront aussi suffire et seront choisis pour leur aptitude à résister aux températures élevées mises en oeuvre ; ils ne subiront pas d'érosion et ne contamineront pas le métal élémentaire que l'on cherche à 25 produire. L'organe 10 délimite généralement la zone principale de réaction 12 d'où l'effluent s'écoule par la partie inférieure 14 de l'organe 10 et par un collecteur désigné dans son ensemble par 16, et enfin par une sortie 18 prévue dans la 30 paroi de l'organe refroidisseur 20. Comme il est illustré, la zone de réaction 12 et une zone collectrice 22 sont placées dans les limites de l'organe refroidisseur 20 qui est du type courant à refroidissement par tin fluide. L'organe collecteur 16 comprend, dans ce cas, un élément 24 analogue à un manchon 35 cylindrique, fait d'une matière inerte, dont la paroi s'étend vers le haut, engagé d'une façon essentiellement étanche au fluide avec une partie horizontale 15 de la paroi évasée vers l'extérieur 14 de l'organe 10. L'autre partie du collecteur 16 est disposée dans le manchon 24 limitant généralement la zone 40 collectrice 22, l'élément 26 formant cuvette collectrice portant 72 09720 7 2130480 un bord périphérique 25. On remarquera qu'un gradient de température est établi entre la partie supérieure allongée de l'organe 10 et la paroi évasée 14 de cet organe. La cuve collectrice 26 a généralement la 5 forme d'une cuvette ayant une configuration périphérique plus grande coïncidant avec les parties évasées de la paroi 14 de l'organe 10. Un élément support 28 est fixé sur le fond de la cuvette collectrice 26 et s'étend par une ouverture 30 pratiquée dans la paroi de fond de l'élément refroidisseur 20 de façon à 10 permettre que cette cuvette collectrice 26 se déplace axialement, dans la direction de la flèche, essentiellement sur toute la longueur du manchon 24. Théoriquement, l'organe 10^ en combinaison avec la surface intérieure de la cuvette collectrice 26 définit généralement les limites de la zone de réaction 12 bien 15 que la réaction principale des réactifs se produise au-dessus de la cuvette collectrice 26. Pour des raisons évidentes, les matériaux de construction de l'organe 10, tout au moins l'intérieur du manchon 24, la cuvette 26 et l'organe support 28 sont fabriqués 2q en matières inertes par rapport aux conditions de la réaction, aux réactifs, et au métal élémentaire produit. Dans l'application du procédé utilisant l'appareil illustré schématiquement, une fente entre la partie horizontale de la paroi 15 et le bord 25 de la cuvette 26 forme 25 un passage 32, que l'on peut faire varier sélectivement pour régler l'écoulement de l'effluent de la zone de réaction vers la sortie 18. Le passage 32 pourra être modifié sélectivement par un déplacement axial de la cuvette collectrice 26 pour des raisons qui seront exposées et qui deviendront apparentes. 30 Au début de l'opération, la cuvette 26 est placée de façon que le passage 32 soit petit, entre environ 0,8 et 12, 8 mm, un écart initial d'environ 3,2 mm étant suffisant. Au bout d'un certain temps le métal élémentaire provenant de l'effluent qui s'écoule par le passage 32 et de la manière qui 35 est indiquée par les flèches commence à se déposer sous la forme d'éponge sur et aux environs du bord 25 et s'accroit sur les extrémités extérieures de celui-ci vers la paroi intérieure du manchon 24, essentiellement comme il est illustré. L'éponge est essentiellement en forme de beignet et en raison de sa 40 position empêche l'écoulement de l'effluent dans le passage 32 72 09720 8 2130480 mais assure ainsi une fonction favorable du fait que l'effluent quand il s'écoule par les interstices de cette sorte de beignet dépose encore plus de particules de métal permettant un rendement plus important. 5 Périodiquement, le support 28 est déplacé .axialement vers le bas pour maintenir le passage 32 suffisamment grand pour permettre le passage de l'effluent et pour permettre la continuation du dépôt de l'éponge métallique dont la hauteur et la profondeur s'étendra essentiellement sur toute la longueur du manchon 24 pour produire ainsi ce que l'on peut considérer comme un gâteau allongé d'éponge métallique de forme cylindrique irrégulière. Quand l'opération q^t terminée le collecteur 16 peut être retiré des limites de l'organe refroidisseur 20 et 15 l'on peut enlever le métal élémentaire de l'intérieur du manchon 24 et des surfaces de la cuvette collectrice 26. le métal élémentaire ainsi récupéré est d'une pureté exceptionnelle et présente cette caractéristique unique en son genre, d'avoir une dimension particulaire apparente, au tamis de Fischer Sub, de l'or-20 dre de 0,5 à 12 microns environ, et plus, suivant les conditions dans lesquelles la collecte a été exécutée. En général, il se forme des particules dont les dimensions sont de l'ordre de un à dix microns. Comme il sera exposé plus complètement dans la suite, la dimension des particules du métal récupéré peut être 25 réglé sélectivement en faisant varier la dimension du passage 32 par où passe l'effluent du réacteur à plasma. Dans certains cas, il peut être souhaitable d'obtenir des particules de métal inférieures au micron ou des fines qui peuvent être réintroduites comme matière fournie ou 30 en conjonction avec d'autres matières fournies, l'ffluent qui passe ou qui constitue le déchet est retiré du système par la sortie 18 et peut être envoyé dans des échangeurs de chaleur appropriés, des séparateurs ou tin autre équipement courant de récupération. Si l'on introduit comme matière première seule-35 ment des fines de métal réfractaire, il se forme des particules plus grosses de dimensions sélectionnées telles que par exemple la dimension 10 microns. Le générateur de plasma doit être réglé pour obtenir que la température du gaz neutre dans le réacteur à 40 plasma soit suffisamment élevée (2000 à 5000° K) pour que l'on 72 09720 9 2130480 obtienne la réaction désirée. En règle générale, la réaction est effectuée à la pression atmosphérique ou légèrement au-dessus. On peut utiliser différents gaz pour stabili-5 ser le plasma, tels que des gaz inertes et par exemple l'hélium ou l'argon, ou des gaz réactifs, et par exemple l'hydrogène, l'azote ou le méthane. le type de gaz stabilisateur utilisé pour engendrer le plasma et l'énergie arrivant au générateur imposeront nécessairement les températures qui seront ainsi engendrées. 10 L'énergie introduite dans un générateur à plasma aura une très grande part dans la détermination de l'intensité de la réaction engendrée dans le faisceau de plasma, et on peut la faire varier en conservant à 1'esprit les critères ci-dessus mentionnés. 15 II peut être souhaitable que 1'on dispose d'un gaz véhiculeur ou transporteur afin d'obtenir un mélangé approprié et d'amener la matière fournie dans la zone de réaction. Le gaz transporteur peut être un des gaz stabilisateurs mentionnés ci-dessus, ou il pourra être un gaz réactif tel que 1 hydrogène 20 si l'on envisage la réduction d'un composé métallique. Ainsi, dans certains cas, l'un des réactifs tels que l'hydrogèïte pourra être utilisé pour engendrer le faisceau de plasma et aussi pour amener la matière fournie dans le réacteur. Cette façon d'opérer sera souhaitable si l'on considère qu'en utilisant cette méthode 25 suivant l'invention, on obtiendra des rendements élevés, la quantité d'hydrogène disponible pour la réaction étant supérieure à la quantité stoechiométrique. La facilité de la conversion et la proportion de conversion sont, si l'on désire réduire un composé de 30 métal réfractaire tel que, par exemple, le pentachlorure de tantale en tantale par réduction avec du gaz hydrogène, dépendants de l'excès du rapport d'hydrogène par rapport à la quantité stoechiométrique exigée pour obtenir une conversion essentiellement complète du pentachlorure de tantale en tantale métal. Il 35 sera désirable d'employer des rapports d'hydrogène en excès qui donneront une conversion essentiellement complète aux températures et sous les pressions que l'on utilisera spécialement pour la réduction. Un excès d'hydrogène d'environ 5 à 15 fois, avec une moyenne se situant aux environs de 10 à 12 fois la quantité 40 stoechiométrique, à des températures de l'ordre de 2 500 à 3000° K 72 09720 10 2130480 permettront que la conversion soit essentiellement complète. Dans certaines conditions, on pourra trouver favorable de préchauffer dans une certaine mesure le gaz stabilisant et/ou le gaz véhiculeur ou transporteur. En général, ce 5 préchauffage ne sera pas nécessaire. Toutefois, si l'on désire introduire la matière fournie à l'état de vapeur avec un gaz véhiculeur, il sera nécessaire de préchauffer le gaz véhiculeur afin de fournir la matière à l'état de vapeur. On a toutefois constaté que la vaporisation et/ou aussi le préchauffage de la 10 matière fournie ou du gaz véhiculeur n'est pas nécessaire. Les types de matières premières que l'on peut envisager dans la mise en pratique de l'invention peuvent être les fines de métal élémentaire obtenues comme déchets ou sous-produits dans d'autres procédés, ou comme sous-produits dans 15 l'application de l'une des opérations de l'invention, quand on désirera obtenir des dimensions particulaires essentiellement plus grandes que les dimensions inférieures au micron des fines. Dans d'autres cas, et comme on aura l'occasion de le rencontrer plus communément, la matière réactive 20 fournie sera un composé de métal réfractaire à partir duquel on cherchera à obtenir le métal élémentaire. Comme exemples de métaux élémentaires que l'on cherche à obtenir en général, on peut citer ceux qui ont été déjà mentionnés et plus spécialement le tantale, le molybdène, le tungstène et le columbium ou niobium. 25 Les halogénures de ces métaux sont aussi utilisables aussi bien que les oxydes, et comprendront des composés indiqués à titre d'exemple tels que le pentachlorure de tantale, le pentachlorure de columbium, le mentachlorure de tungstène, et le pentachlorure de molybdène. Toutefois, on pourra utiliser d'autres chlorures 30 tels que TiCl^, HfCl^, VCl^ WClg et d'autres composés similaires. En général, tout composé dont la chimie est connue en général et a été démontrée jusqu'ici dans la technique suffira pour la mise en pratique de l'invention. En conséquence, on pourra aussi envisager la réduction en métal élémentaire en utilisant 35 le carbone, le sodium et autre. Comme réactions illustrant ce qui précède on peut citer la réduction par l'hydrogène du para-molybdate d'ammonium £(NH^) gMo-^^^HgOj et du trioxyde de tungstène (WO^) , aussi bien que la réduction des oxydes par le carbone. 40 La pureté du métal élémentaire produit par 72 09720 n 2130480 le procédé de l'invention dépend dans une large mesure de la pureté des réactifs c'est-à-dire des fines de métal réfractaire, des composés de métal réfractaire et des autres réactifs tels que le réducteur, l'hydrogène par exemple. Les matières dont 5 sont constitués le réacteur et l'équipement dans lequel le procédé est appliqué jouent aussi un rôle important. Ainsi on considère comme souhaitable d'utiliser les matières couramment employées pour les applications à haute température, et qui sont chimiquement essentiellement inertes et résistantes dans les 10 conditions spéciales d'opération aux matières premières spéciales que l'on utilise. Il est souhaitable que les parties qui forment le réacteur et le collecteur de l'appareil soient faites ou revêtues du métal élémentaire que l'on se propose d'obtenir, 15 ou d'un des autres métaux réfractaires que l'on peut se procurer couramment dans le commerce tel que par exemple le tungstène. Pour assurer une pureté élevée, l'appareil doit être rincé avec un gaz de purge inerte tel que l'argon ou l'hélium avant que l'on ne commence les opérations de fabrication suivant 20 l'invention. Ces questions et d'autres encore sont généralement bien connues dans la technique métallurgique et n'ont pas besoin d'être décrites ici en détail. Si l'on se réfère maintenant à la figure 3, on voit décrit un appareil spécial et un procédé pour l'exécution 25 d'une mise en pratique de l'invention. Le réacteur 40 est illustré comme étant du type courant, possédant une tête de réacteur 42 habituelle (on a illustré seulement la partie de l'anode). L'anode 44 est refroidie de façon appropriée avec de l'eau et est placée en alignement axial avec le collier d'alimentation 46 qui 30 est aussi refroidi convenablement à l'eau au moyen d'une entrée d'eau 48 et de conduites d'eau convenables qui ne sont pas représentées. Le collier 46 est de forme annulaire et est pourvu d'un fournisseur intérieur 50 fait d'une matière inerte telle que le nitrure de bore. La matière fournie peut être introduite 35 au moyen d'une pluralité de conduites, ou d'une conduite d'alimentation 52 à travers le collier d'alimentation 46. L'introduction d'un réducteur supplémentaire, d'un gaz stabilisateur ou autre par des conduites non figurées peut aussi être prévue, bien que les entrées de gaz stabilisateur primaire et de réduc-40 teurs soient prévues dans la tête de réacteur 42 au-dessus de 72 09720 12 2130480 l'anode 44 et ne soient pas figurées ici. On pose en-dessous de l'anode 44, la pièce ou le réservoir 54 de refroidissement du type courant pour le refroidissement à eau et qui est pourvu d'une entrée d'eau 56 5 et d'une sortie d'eau 58, de sorte que le fluide de refroidissement peut circuler de la façon habituelle. Un regard 60 peut être pratiqué dans la paroi du réservoir de refroidissement 54. D'autres regards placés généralement en 62, non figurés peuvent aussi être prévus pour permettre de voir l'intérieur de l'organe 10 refroidisseur 54. Le réservoir de refroidissement 54 est fixé en tête au réacteur 42, dans des conditions assurant l'étanchéité, au moyen d'un plateau 64, de la façon courante, et il est pourvu d'une paroi de fond 66, portant un couvercle amovible 68 qui est traversé de perforations 70 dont l'objet sera décrit 15 plus loin. La sortie d'effluent 71 est prévue dans la paroi latérale de l'organe refroidissant 54. Placé dans le prolongement de l'anode 44 et du collier 46, on trouve un organe formant zone de réaction désigné généralement par 72, comprenant un orifice 74 dont la partie 20 supérieure formant bride 76 est supportée au moyen d'un collier support 78 prévu à cet effet. Fixée à l'extrémité inférieure de l'orifice 74 de l'organe 72 se trouve une cuvette 80 en forme de cloche disposée autour de l'orifice 74, de sorte que la partie terminale 82 de l'orifice 74 s'étend largement dans l'intérieur 25 de la cuvette 80. La cuvette 80 est figurée ici supportée par le plateau 84. Le plateau 84 est pourvu d'une ouverture centrale 86 correspondant par sa forme et sa dimension avec le bord intérieur périphérique de la cuv3tte 80. Le plateau 84 est supporté par la paroi inté-30 rieure 88 du réservoir de refroidissement 54 au moyen d'un anneau support 90 qui est soudé ou fixé d'une autre façon sur la surface intérieure 88. Il est placé à l'intérieur du réservoir de refroidissement 54 et sous le plateau 84, un canal 92, comprenant 35 un manchon tubulaire dont la paroi 94 est en carbone et un revêtement intérieur 96 en matière inerte. Le canal 92 peut être porté par l'anneau surpport du fond 98 de la façon connue. On dispose dans les limites du canal 92 une cuvette collectrice 100 ayant généralement la forme d'une cuvette 40 portant -un bord rabattu 102, supportée en son fond au moyen d'une 72 09720 13 2130480 tige 104 fixée au moyen d'un assemblage à manchon et broche 106. La tige 104 s'étend dans une perforation 70 du plateau couvercle amovible 68, et supporte la cuvette 100 de façon qu'elle puisse se déplacer axialement, si bien que la cuvette 100 peut s'appro-5 cher et s'écarter du plateau 84 dans le sens axial essentiellement sur toute la longueur du canal 92. On remarquera que la surface du plateau 84 dirigée vers l'intérieur de la cuvette 100 forme avec la surface extérieure 108 de la lèvre 102 un passage ou orifice désigné généralement par 110. 10 L'orifice 74, l'organe en forme de cloche 80, le plateau 84, le collecteur 100, la tige 104, l'assemblage à manchon et broche 106, aussi bien que le revêtement intérieur 96 sont de préférence faits d'une matière réfractaire ou d'une matière inerte dans les conditions où la réaction doit être 15 effectuée dans le réacteur 40, matière qui ne devra pas s'éroder sous l'effet de la température élevée dans des conditions d'un important écoulement de fluide. Dans le cas recommandé, le tungstène est une matière convenable, mais d'autres matières telles que le molybdène et analogue pourront aussi suffire. 20 L'orifice 74, l'organe en forme de cloche 80 et la cuvette collectrice 100 définissent en général une zone de réaction 112 à haute température dans laquelle on réduit au moyen d'un réducteur tel que l'hydrogène, par exemple, un composé de métal réfractaire, La plus grande part de l'activité 25 chimique se produit dans l'orifice 74. Toutefois, théoriquement en raison de la turbulence qui règne dans la zone 112, la réaction pourra s'y poursuivre. Le collecteur 100, en conjonction avec le plateau 84 et le revêtement intérieur 96 forme ce que l'on peut considérer comme une zone collectrice 114 située géné-30 ralement dans le champ de l'orifice ou passage de l'effluent 110. En pratique, le réacteur 40 est énergisé pour produire un plasma dans l'aire généralement désignée par 116, voisine de l'entrée (ou des entrées) 52 de la matière première. De façon qu'il soit facile de voir, on peut pratiquer des 35 regards, placés généralement en 62, et il peut être prévu une injection d'un gaz tel que l'hydrogène, non figurée, à l'emplacement de ces regards, de façon à maintenir ces regards suffisamment refroidis pour permettre l'observation visuelle de l'intérieur du réservoir de refroidissement 54 au-dessus et au-40 dessous du plateau 84. Quand la matière première est introduite 72 09720 14 2130480 directement dans le plasma, par exemple s'il s'agit de matière première telle que le pentachlorure de tantale qui est véhiculée par un gaz tel que l'argon, la réaction chimique se produit, en raison de la présence de réducteur et de la température 5 extrêmement élevée, dans la zonne 112, mais d'une façon prédominante dans les limites de l'orifice 74. Un effluent provenant de la zone de réaction 112 ou s'y formant, et comprenant du tantale élémentaire vaporisé, de l'hydrogène, du chlorure d'hydrogène provenant de la réaction 10 de réduction, ainsi que du pentachlorure de tantale qui n'a pas réagi et de l'argon, s'écoule vers le bas à partir des limites de l'orifice 74, en subissant un gradient de température, pour arriver dans la cloche 80, où il commence à se produire, en raison des importantes différences de température et de pression, 15 un dépôt de métal élémentaire. L'effluent traverse le passage 110, traversant toute la longueur du canal 92, pour sortir ensuite par la sortie 71 du réservoir de refroidissement pour la continuation du traitement et/ou pour l'opération de récupération. 20 Quand on amorce la réaction, la cuve collec trice 100 est placée par rapport à la surface intérieure du plateau 84 de façon à former une fente d'environ 3, 20 mm entre la surface intérieure 108 (figure 3) du bord 102 et la surface intérieure du plateau 84. Quand l'effluent suit la voie qui est 25 décrite précédemment, le tantale élémentaire commence à se former d'une façon prédominante sur la surface intérieure 108 du bord 102 en quantité appréciable. Au bout d'un certain temps l'éponge de tantale en forme de beigne+ tend à bloquer complètement la fente ou passage 110 et empêcne l'effluent de s'écouler dans une 30 mesure telle qu'il commence à se produire -une contre-pression dans la zone de réaction 112. Quand cela se produit la cuve collectrice 100 est déplacée axialement vers le bas (à la main ou d'une autre façon) au moyen de la tige 104 de façon à maintenir une différence de pression entre la zone de réaction 112 et l'inté-35 rieur du canal 92 ou de la zone collectrice 114, différence de pression qui sera d'environ 0,035 kg/cm2 à 0,35 kg/cm2, l'ordre de grandeur préféré étant d'environ 0, 14 à 0,22 kg/cm2. Evidemment des appareils qui ne sont pas figurés sont prévus à cet effet. Quand l'éponge de tantale en forme de beignet commence à 40 se former et à s'accroître, on récupère de plus en plus de tantale élémentaire du fait que l'effluent doit maintenant passer 72 09720 15 2130480 aussi dans les interstices de l'éponge poreuse de métal élémentaire de façon à déposer une plus grande quantité de métal élémentaire dans, et sur, cette éponge. Dans l'appareil illustré dans la figure 3 l'opération est continuée jusqu'à ce que 5 la cuve collectrice 100 arrive près du bord intérieur du canal 92, moment auquel on arrête le réacteur 40 et le laisse refroidir. Ensuite la plaque de fond 68 est enlevée et l'éponge de tantale est retirée du collecteur 100, du revêtement intérieur 96 et en cas de besoin des autres surfaces intérieures des 10 appareils. On a constaté que le tantale récupéré avait une dimension considérablement plus grande que les particules inférieures au micron que l'on obtenait jusqu'ici par les techniques précédentes et est récupéré en quantité importante avec un rendement général supérieur à 90 % et avec un degré de pureté 15 élevé. Des métaux réfractaires et autres montrent ainsi des propriétés physiques uniques que l'on n'avait pas observées jusqu'ici dans la production des métaux élémentaires. Si l'on se réfère maintenant à la figure 4, 20 on voit illustré un réacteur d'un type similaire à celui qui est illustré dans la figure 3, mais qui en diffère en ce sens que, alors que le réacteur 40 permettait seulement la production par lots de métal réfractaire, le réacteur 140 permet cette récupération de métal réfractaire d'une façon continue. 25 Le réacteur 140 est construit essentiellement de la même façon que le réacteur 40 à part ce qui va être expliqué. La tête des réacteurs a été supprimée du fait que sa construction est essentiellement la même que pour le réacteur à plasma 40. On remarquera que dans ce cas le canal 142 est lé-30 gèrement plus court que celui qui a été décrit précédemment et qu'une cuvette supérieure 144 a une forme légèrement différente de celle de l'élément en forme de cloche 80 de l'appareil décrit précédemment. Ce raccourcissement de la zone de l'éponge métallique est réalisé en mohtant un canal plus court 146 qui est 35 supporté convenablement par les parois intérieures du réservoir de refroidissement par exemple au moyen des supports 148 et 150. Le collecteur 152 est de forme plus généralement cylindrique que le collecteur 100 qui a été décrit précédemment . 40 Lorsque le métal élémentaire s'est déposé 72 09720 16 2130480 sous la forme d'une éponge en forme de beignets ou d'un cylindre poreux (montré à 1'extérieur du collecteur 152 dont la position est indiquée en tiret) cylindre qui a essentiellement la longueur du canal 146, le collecteur 152 se déplace pour 5 prendre la position de la ligne tiretée illustrée et une pluralité de tiges 156 sont amenées dans les positions réciproques illustrées. Quand on ramène le collecteur 152 vers le haut dans la position illustrée en trait plein, les tiges s'engagent dans l'éponge la brisant ou la grattant du collecteur 152 en la 10 faisant tomber sur le fond du réservoir refroidisseur dans lequel est placé un réceptacle supporté par des mohtants, ou un disque 158 qui reçoit l'éponge de métal disloquée. Ainsi on n'a pas besoin de refroidir les réacteurs 140 chaque fois qu'il s'est formé une éponge en forme 15 de beignet et la seule limitation au fonctionnement continu du réacteur 140 est la capacité du réceptacle ou bassin 158. Toutefois comme il sera évident pour les personnes compétentes dans cette technique on pourra utiliser un transporteur automatique, un rateau ou tout autre moyen pour 20 retirer ensemble le bassin 158 et le métal élémentaire qui s'y' accumulait du fond du réservoir refroidisseur sans difficulté. Comme c'était le cas dans le réacteur 40, les tiges 156 et le bassin 158 sont faits de matière inerte telle que par exemple du tungstène de façon à ne pas contaminer 25 le métal élémentaire récupéré. le mode de fonctionnement du dispositif 140 est essentiellement le même que celui qui a été décrit pour le dispositif 140 qui ne comporte pas les exceptions que l'on vient de noter. On a construit un générateur de plasma suivant les principes bien connus dans l'état de la technique 30 et on l'a placé en alignement axial avec un plateau annulaire d'alimentation ou un élément tel que celui qui est illustré en 46 en acier inoxydable et portant 4 entrées de matière première disposées angulairement comme le montre la figure 3. Un élément annulaire en nitrure de bore ayant un diamètre intérieur de 35 12,7 mm, une épaisseur à l'extrémité inférieure de 3, 20 mm ayant une longueur de 25,4 mm a été mis en place à côté de l'élément annulaire d'alimentation 46 et est généralement désigné comme l'élément 50 dans la figure 3. Un canal 74 en tungstène ayant un diamètre 40 intérieur de 55 mm, une épaisseur de paroi de 23,8 mm et une 72 09720 2130480 longueur d'environ 82,50 mm est supporté par un écarteur en graphite 78. Une cloche en tungstène dO ayant un diamètre intérieur d'environ 114,3mm et une longueur d'environ 82,55 mm 5 avec une épaisseur de paroi de 3,20mm est placée comme le montre la figure 3 dans la cloche 80, l'extrémité inférieur du canal 74 y faisant saillie d'environ 38 mm. la cloche 80 est supportée sur une plaque 84 en tungstène d'une épaisseur de 3,20mm et d'un diamètre de 10 292 mm, portant une ouverture centrale de 114 mm ouvrant sur l'intérieur de la cloche 80. Le plateau 84 est supporté dans l'organe refroidisseur 54 par un anneau en acier inoxydable de 235 x 12,7 mm soudé sur la paroi intérieure de l'élément . refroidisseur 54. 15 Le canal 92 comprend un manchon en graphite 94 de 9,6 mm d'épaisseur de paroi et son diamètre est d'environ 161,90 mm avec une longueur approximative d'environ 304 mm. Une surface intérieure de tungstène d'environ 5 mm complète l'intérieur du canal 92. Ce canal 92 est 20 supporté par un anneau en acier inoxydable tel que 98 comme le montre la figure 3. La cuve collectrice ou élément 100 comprend une cuvette dont le diamètre intérieur est d'environ 114 mm, la longueur de 116 mm, et qui est fabriqué en tungstène avec une 25 paroi d'une épaisseur de 3,2mm. La tige support 104 a un diamètre de 9,6 mm et est formée d'une barre de tungstène fixée à 'a cuvette 100 au moyen d'un assemblage par manchon et broche de tungstène 106, essentiellement comme il est illustré dans la figure. Le passage de sortie 71 de l'organe refroidisseur 54 par 30 où s'écoule l'effluent a un diamètre d'environ 25 mm. En utilisant un appareil tel que celui qui vient d'être décrit on a effectué une série d'opérations expérimentales dans lesquelles on a fait varier le passage 110 de l'effluent d'environ 3, 20 à 6,40 mm pour faire varier la diffé-35 rence de pression entre la zone de réaction généralement indiquée par 112 et la zone collectrice 114 qui est dans l'intérieur du canal 92. Cette façon de faire a aussi influencé les conditions de température dans la zone de réaction 112. En faisant varier le passage 110, on a obtenu sélectivement des particules de métal 40 élémentaire plus grandes ou plus petites en formant une éponge 72 09720 18 2130480 cylindrique ou un beignet de métal doht le diamètre était d'environ 15 cm l'épaisseur de 2 cm dont la longueur variait suivant la longueur de chaque opération. Les conditions moyennes de température 5 dans la zone de réaction 112 ont été calculées de façon à se situer dans l'ordre d'environ 1600 à 2850°K et la température de l'écoulement ou de l'effluent a été mesurée de façon à se situer de 500 à 550°C. A partir de la sortie 71 de l'organe refroidisseur, l'effluent a été envoyé dans un appareil à cyclone 10 de récupération d'un type courant pour obtenir une quantité supplémentaire de métal élémentaire de dimensions inférieures au micron. l'éponge de métal élémentaire formée in situ montrait comme on l'a constaté des particules séparées faisant 15 apparaître des collets ayant la propriété de réunir les particules reliées ensemble formant une structure poreuse qui après broyage et amisage donnent des particules élémentaires ou une poudre dont la dimension est de 1 à 10 microns déterminée en utilisant la perméabilité du gaz suivant la technique du tamis 20 mesureur de Fisher-sub. la configuration tout à fait particulière de l'éponge métallique a été confirmée au moyen de photomicrographies qui indiquent nettement les caractéristiques de structure -unique du métal élémentaire obtenu par l'application de l'invention décrite ci-dessus, l'analyse des différents métaux 25 obtenus a montré que les métaux réfractaires produits se présentaient avec un degré de pureté extrêmement élevé. Afin de vérifier dans plusieurs des cas la qualité de la matière qui avait été recueillie sous forme d'éponge métallique on a examiné des échantillons pour faire apparaître leur diffraction aux 30 rayons X et l'on a pu identifier le molybdène le tantale et le tungstène, présentant une structure cubique ou cristalline. Comme il est indiqué, on a effectué une série d'opérations pour obtenir du tantale élémentaire en utilisant le réacteur déjà décrit, la matière première était le pentachlorure de tantale 35 et les résultats sont donnés en détail dans les tableaux suivants 1, 2 et 3. POUVOIR TABLEAU I GAZ ALIMENTATION & RECUPERATION 0pf? KW ration N° KW Rendement (brut) (net) tête 1" Réaction calculée Stabilisateur H2 SC$H Vénx^a- Vites- Durée Ta to- leur de se d'à- d'ali- tal con- la ma- limen- menta— tenu tière +ation tion lb première Ta in- Heures SCFH troduit l*>/h . , „ Eponge Fines de de Ta Ta lb lb * tige de tungstène de 6,35 mm placées dans le flux d1efïluent sous la cuve collectrice Poids total de la conversion y compris les fines se situant entre 62,0 fo et 98,2 fo % total de conversion (t) recueilli sous forme d*éponge A 76,6 26,6 37,7 2870 66 3 148(He) 32,6 0,47 7,74 6,67 1,07 86,2 B 71,4 26,7 37,4 2956 663 178(He) 17,3 0,75 6,59 4,15 1,88 63,0 0 63,0 26,5 42,0 2600 800 266(He) 21,8 0,67 7,41 4,13 3,34 56,0 D 65,3 40,6 62,2 2980 883 198(Ar) 43,4 0,21 4,52 1,98 0,84 44,0 E 62,2 35,4 56,6 2825 883 198(Ar) 12,5 0,48 4,06 2,07 0,71 73,2 F 65,2 37,8 58,0 2850 883 198(Ar) 18,3 0,48 4,43 3,55 0,48 80,3 G 66,4 37,8 57,0 2886 883 198(Ar) 23,6 0,28 3,41 2,72 0,29 80,3 H 65,8 37,0 56,3 2865 883 198(Ar) 21,8 0,37 4,08 2,51 1,14 61,6 I 64,8 30,5 47,0 2800 773 198(Ar) 16,7 0,36 4,12 1,75 1,86 47,8 J 64,5 36,1 55,8 2842 883 198(Ar) 21,2 0,35 3,76 3,09 0,73 83,5 E 61,8 34,7 56,1 2800 833 198(Ar) 21,1 0,34 3,67 2,89 0,41 78,4 L* 65,0 37,2 57,2 2856 883 198(Ar) 24,0 0,37 4,58 3,96 0,38 86,5 M* 61,6 36,4 51,5 2710 883 198(Ar) 24,3 0,40 4,88 4,19 0,59 86,0 N* 64,4 34,2 53,1 2800 883 198 (Ar) 22,0 0,42 4,73 3,93 1,03 83,0 ■^1 K> O -O NO O K> CU O -fc* oo TABLEAU II CONDITIONS MOYENNES PAR OPERATION Ta introduit Eponge Fines Opéra- Toôal ljs/w Lb/li^A, Total Lb/H ^ KW tions en los v en Lbs ^d'ali- en Lbs d'ali- bru4. menta- menta- tion tion 4,2 10,87 3*16 8,23 76,1 0,76 1,97 18,0 64,2 E à H" 4,73 12,12 4,03 10,33 85,0 0,67 1,70 14,1 63,7 làH K) Energie jqj Rende- Temp« net ment de tion calculée H. 2 sta— biii- Multi- Véhicu-ple de leur EL sateur d'alimentation O -O K) O 35,7 55,0 2823 883 15,22 198(Argon) 35,9 56,4 2889 883 13,6 198(Argon) g K> OJ O oo o 72 09720 21 2130480 10 15 20 25 TABLEAU III Tamis FISCHER SUB Analyse Opérations J & K - 200 mailles Opérations M+200 Indice de porosité lierons -100 mailles 80 75 70 65 62 1 1 1 2 1 95 50 83 04 90 Opération L - 200 mailles Indice de porosité 80 75 70 65 62 (1 60) Microns 0 90 1 10 1 30 1 48 1 45 Opération M - 200 mailles Indice de porosité Microns 80 115 75 1 25 70 1 55 65 1 51 62 1 65 Opération N - 200 mailles Indice de porosité Microns 80 8 4 75 1 92 70 2 30 65 2 21 62 2 2 Indice de porosité Microns 75 8 40 70 6 40 65 6 40 Opération N +200 -100 mailles Indice de porosité Microns 80 7 75 8 70 6 8 65 5 9 60 5 3 Opération M +200 -200 50/50 Indice de porosité Microns 80 7 20 75 5 20 70 3 05 65 2 45 62 2 35 62 2 35 Opération N +200 -200 50/50 Indice de porosité Microns 80 4 95 75 4 2 725 3 95 70 3 05 675 2 80 650 2 80 625 2 80 60 2 80 575 2 85 30 La poudre de tantale produite et récupérée comme il a été décrit a été soumise à une analyse pour déterminer sa pureté. Les résultats de l'analyse sont donnés en dé-35 tail dans le tableau 4 ci-après en partie par millions. .. /. • 72 09720 22 2130480 10 15 20 25 TABLEAU IV Impuretés PPM NI) OO Mo Fe ;6 Cr Ni Mn £ 1 Co 15 V Ti Zr Cu Sn Bi Pb Ca Mg Al 4. 1 Si 02 1400 *2 1000 N2 1400 Cl 1600 C 110 On a effectué des tests sur les propriétés électriques d'anodes de condensateur faite avec la poudre de 30 tantale produite en applicant l'invention. Un critère couramment accepté de la qualité des anndes de condensateur est le produit de la capacitance et de la tension test par unité de poids de la matière de l'anode. Les tests indiquent que le produit CV par gramme est comparable aux poudres que l'on trouve dans le commerce. 35 Des anodes frittées à 1900° ont donné des valeurs CV/g se situant approximativement entre 2900 et 3360 et avec un frittage à 2000° de 2400 à 2600. A une température de frittage de 1800° le CV/g a été d'environ 4000 à 5100. Le courant de fuite DC était de -un quart à un demi micro-ampère dans des ^ anodes frittées à 2000°C. 72 09720 23 2130480 En utilisant l'appareil illustré dans la figure 4 on a effectué plusieurs opérations pour tester l'efficacité de procédés et le dispositif de production continue des métaux réfractaires élémentaires, la matière première était 5 constitué par du pentachlorure de columbium fluidisé au moyen de l'argon comme gaz véhiculeur. le réducteur était l'hydrogène. Au bout d'une période de fonctionnement déterminée on a obtenu une éponge métallique formée sur la cuve collectrice 152. la cuve a été abaissée et on a poussé vers 10 l'intérieur les tiges 156 pour racler le produit formé quand la cuve 152 a été retournée à sa position initiale, le produit formé est alors tomba dans le réceptacle 158. On a renouvelé cette opération et on a alors achevé le test, le produit formé a été soumis à une analyse et on a constaté qu'il était bien 15 du columbium. En calculant sur le rendement théorique total on a récupéré 81,5 % du columbium sous la forme d'une éponge en forme de beignet pendant que 17,8 fo du métal était récupéré supplémentairement ce qui a donné un total général de 99,3 l'analyse spectrographique a indiqué que le columbium était sous 20 la forme pure. Impuretés Poids pour % Si 006 Mm trace Fe trace 25 Mg trace Ca trace Al 02 Cu 05 Ti 08 30 Analyse par voie humide Cl 05 % °2 150 l'efficacité de l'appareil et du procédé ainsi que le domaine des réactions chimiques applicables ont été démontrées par différents opérations expérimentales qui sont reprises en détail dans le tableau 5 ci-après î 35 ../• • 72 09720 24 2130480 TABLEAU V 10 Rende- Stabilisa- Peux de vé- Aliment de tion hiculeur menta- SCFH la tête 1° Opération N° 1 Opération N° 2 Opération N° 3 26 56.6 66.7 595 883 883 d'alimentation SCFH tion 47 (Ar) WO, '24 Métal récupéré 246g 198 (Ar) (Kiy|Mo7 2487g 198 (Ar) (Î®4)10W12' 4335g ^41* i» de la théorie 40 7 86 90,3 Il est facile de constater d'après la description détaillée ci-dessous, les exemples et les chiffres que l'on 15 peut se livrer à de nombreuses variations et modifications sans sortir de l'essence et de lidée de l'invention. Bien que l'obtention d'une éponge métallique qui puisse être réduite en poudre soit préférable dans certains cas, on peut aussi former du métal massif en réglant la prolon-20 gation de l'exposition de l'éponge métallique. Aux températures très élevées engendrées, on peut produire un métal sous la forme essentiellement solide. Ce fait aussi bien que d'autres variantes intrinsèques ressortiront pour les personnes compétentes dans cette technique. L'examen de l'éponge de métal élémentaire 25 formée in situ suivant l'invention a montré qu'elle était formée de particules individuelles reliées par des collets de façon à produire une interconnection des particules donnant une structure poreuse qui, après broyage et tamisage, donne des particules élémentaires ou une poudre de dimensions de 1 à 10 microns, 30 dimension qui a été déterminée en utilisant la technique du tamis Fisher-sub par la perméabilité au gaz. La configuration de l'éponge métallique peut être confirmée au moyen des photomicrographies et particulièrement des figures 5 à 8 inclus. 35 La figure 5 (toutes les photomicrographiques ont été prises sous vin voltage de 10 KV) illustre l'éponge métallique formée avec un facteur de grossissement de 1000, La nature poreuse du tantale formé in situ est nettement apparente. La figure 6 qui est une photomicrographie au 72 09720 25 2130480 grossissement de 5000 commence à illustrer, d'une façon que l'on peut discerner, la forme veimiculaire du tantale formé. Les figures 7 et 8 qui sont effectuées avec des grossissements de 10000 et 20000 montrent clairement que 5 le tantale formé est constitué essentiellement de particules de métal reliées ensemble, dans lesquelles des collets apparaissent et la configuration générale est telle qu'elle réalise un caractère lisse et verniculaire par opposition aux caractères qui sont normalement ceux des poudres de tantale suivant l'ancienne 10 4. V. • technique. Si l'on se réfère maintenant aux figures 9 à 12 inclus, on voit un tantale aggloméré que l'on peut obtenir commercialement de Panstelle, Inc désigné comme leur qualité (FD-30) la différence entre le tantale de l'ancienne qualité et 15 le tantale suivant l'invention ressort à l'évidence. Les figures 9 à 12 incluse correspondent à 5 à 8 respectivement et sont des ph.otomicrograph.ies du même degré de poudre et avec des grossissements directement corrélatifs à ceux des photomicrographiques des figures 5 à 8. 20 Ainsi les configurations coupantes, angulaires, en forme de plaquette, du tantale suivant l'ancienne technique peuvent être vues clairement et cette configuration est totalement différente de celle du tantale suivant l'invention. Des tests ont été effectués"sur les proprié-25 tés électriques d'anodes de condensateur faites à partir de la poudre de tantale produite dans une des opérations précédentes. Un critère couramment accepté de la qualité des anodes de condensateur est le produit de la capacitance par le voltage d'essai par unité de poids de la matière de l'anode. 30 Les tests indiquent que le produit CV est comparable à celui des poudres commercialement en usage. Les anodes frittées à 1900° ont donné des valeurs CV/g de l'ordre approximatif de 2900 à 3360 et avec un frittage à 2000° cette valeur a été de 2400 à 2600 CV/g. Quand la 35 température de frittage a été de 1800°C les valeurs de CV/g sont montées approximativement à 4000 à 5500. Le courant de fuite DC a été d'un quart à un demi micro-ampère dans des anodes frittées à 2000°C. A-jnsi non seulement le tantale de l'invention 40 possède des caractéristiques physiques uniques, mais il est aussi 72 09720 26 2130480 utilisable pour des emplois de poudre de métaux réfractaires par exemple dans des condensateurs et il est récupéré sous des formes exceptionnellement pures sans qu'il soit nécessaire d'employer les procédés de purification de l'ancienne technique 5 qui sont onéreux. Evidemment d'autres utilisations pour le tantale de l'invention se présenteront d'elles-mêmes aux personnes compétentes dans cette technique et les revendications annexées sont considérées comme devant couvrir ces 10 variations et modifications. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'in-1 5 vent ion. 72 09720 27 2130480 REVENDICATIONS 1°) Procédé pour l'obtention de métaux sous leur forme élémentaire dans lequel on utilise un réacteur à plasma caractérisé en ce que l'on fait passer l'effluent de la zone du 5 réacteur dans une zone collectrice où la température et la pression du fluide sont différentes et variables et en ce que l'on maintient une différence choisie de pression et de température du fluide entre la zone collectrice et la zone de réaction, et récupère ainsi un métal élémentaire dont les caractéristiques 10 ont été choisies. 2°) Procédé suivant la revendication 1} caractérisé en ce que l'on traite des métaux réfractaires. 3°) Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'on réduit dans la zone de réaction des composés 15 de métaux réfractaires. 4°) Procédé de fabrication de métaux élémentaires dans un réacteur à plasma, caractérisé en ce que l'on introduit les produits qui doivent réagir en un point situé sur le parcours de l'anode du réacteur, que l'on dirige l'effluent qui 20 s'écoule de la zone de réaction dans un passage en forme de fente que l'on peut faire varier sélectivement et l'envoi d'une façon contrôlée sélectivement dans une zone collectrice, et que l'on recueille le métal élémentaire tout en maintenant le réglage sélectif de l'écoulement de l'effluent. 25 5°) Procédé suivant la revendication 4, carac térisé en ce qu'on maintient un gradient de température et une différence de pression entre la zone de réaction et la zone collectrice . 6°) Procédé suivant la revendication 5, carac-30 térisé en ce que les éléments réactifs comprennent tua composé réductible d'un métal réfractaire, et que la température dans la zone de réaction est suffisante pour que s'effectue la réaction de réduction. 7°) Procédé suivant la revendication 6, carac-35 térisé en ce que le gaz du plasma est l'hydrogène et qu'il est formé un jet de plasma à proximité du point d'introduction du réactif. 8°) Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la différence de pression entre la zone de 40 réaction et la zone collectrice se situe entre 0,035 kg/cm2 et 72 09720 28 2130480 0,35 kg/cm2 environ. 9°) Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce que l'on place supplémentairement un organe collecteur adjacent au passage de façon que le métal se forme sur ce 5 collecteur. 10°) Procédé suivant la revenàication 9, caractérisé en ce que le composé de métal réfractaire est un halogénure. 11°) Procédé suivant la revendication 10, caractérisé en ce que 1'halogénure précité est le pentachlorure 10 de tantale et le métal élémentaire obtenu est. le tantale sous forme d'éponge. 12°) Appareil à réacteur à plasma, pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il est constitué par la 15 combinaison d'un réacteur à plasma possédant une cathode et une anode entre lesquelles il est engendré un arc de plasma, d'un organe formant zone de- réaction communiquant avec le réacteur dans lequel la matière réactive fournie est introduite en-dessous de l'anode, un organe refroidisseur communiquant avec la zone de 20 réaction et par où s'écoule l'effluent provenant de cette zone de réaction, et un collecteur placé dans l'organe refroidisseur, formant un passage en fente que l'on peut faire varier sélectivement, par où passe l'effluent afin que soit collecté un produit de la réaction sélectionné. 25 13°) Appareil suivant la revendication 12, caractérisé en ce que l'organe constituant la zone de réaction est adapté pour établir un gradient de température et une différence de pression pour l'effluent. 14°) Appareil suivant la revendication 13, 30 caractérisé en ce que le gradient de température est produit par une partie de la zone de réaction qui est de dimension plus importante que le reste de celle-ci qui se trouve en amont de la partie élargie. 15°) Appareil suivant la revendication 14, 35 caractérisé en ce que la partie élargie s'ouvre sur l'organe refroidisseur et communique avec lui dans des conditions donnant une bonne étanchéité au fluide. 16°) Appareil suivant la revendication 15, caractérisé en ce que l'organe refroidisseur est tubulaire et com-40 munique avec une sortie pour l'effluent. 72 09720 29 2130480 17°) Appareil suivant la. revendication 16, caractérisé en ce que la partie élargie est en forme de cloche et qu'une partie dépendant de la zone de réaction s'étend dans cette partie élargie. 5 18°) Appareil suivant la revendication 17, caractérisé en ce que le collecteur est en forme de cuvette et peut se déplacer axialement essentiellement sur toute la longueur de l'organe refroidisseur. 19°) Appareil suivant la revendication 18, 10 caractérisé en ce que le collecteur de la zone de réaction et au moins l'intérieur de l'organe refroidisseur dans lequel peut se déplacer le collecteur sont faits d'une matière inerte dans les conditions de la réaction et en présence du produit formé. 20°) Appareil suivant la revendication 19, 15 caractérisé en ce que la matière inerte précitée est du tungstène, et qu'une pluralité d'organes extensibles latéralement sont placés sur la paroi de l'organe refroidisseur pour recevoir le produit recueilli sur le collecteur. 21°) Eponge de tantale métal caractérisée en 20 ce qu'elle présente la structure illustrée dans les figures 5 à 8 incluse . 22°) Tantale métal obtenu par la réduction, au moyen d'un réacteur à plasma, de son chlorure, caractérisé en ce qu'il présente la structure que montrent les figures 5 à 8 25 incluse . 23°) Métal réfractaire élémentaire produit in situ sous la forme d'une éponge cohérente, caractérisé en ce qu'il est constitué essentiellement de particules de> métal reliées ensemble faisant apparaître un étranglement à chaque 30 liaison, la majorité de ces particules ayant une dimension supérieure au micron pendant que la plus grande partie des particules individuelles présentent des configurations lisses, en forme de circonvolutions ou vermiculaires par opposition à des configurations coupantes, angulaires. 35 24°) Métal suivant la revendication 23, carac térisé en ce que les particules reliées ensemble donnent une forme vermiculaire. 25°) Métal suivant la revendication 24, caractérisé en ce qu'il est obtenu par réduction de chlorure d'un 40 métal réfractaire. 72 09720 30 2130480 26°) Métal suivant la revendication 25, caractérisé en ce que le chlorure de métal réfractaire est le pentachlorure de tantale. 27°) Métal suivant la revendication 26, 5 caractérisé en ce que la réduction est opérée dans un réacteur à faisceau de plasma. 28°) Métal suivant la revendication 27, caractérisé en ce que l'éponge est de forme annulaire. 29°) Métal suivant la revendication 28, 10 caractérisé en ce que l'éponge est relativement exempte de contaminante. 30°) Métal suivant la revendication 29, caractérisé en ce qu'il est façonné on anode pour être utilisé dans un condensateur.