Procédé d'épuration<B>de</B> métaux. La présente invention<B>a</B> pour objet un procédé d'épuration de métaux, -en particulier des aciers, des cuivres bruts ou impurs, etc., par traitement avec un laitier fondu, dans un four électrique<B>à</B> induction.
L'épuration -envisagée ici peut être une désoxydation, une déphosphoration, une dé- sulfuration, etc., le laitier utilisé<B>à</B> cet effet ayant dans chaque cas des propriétés diff & rentes, ce laitier étant, par exemple, rédue- teur pour la -désoxydation, basique et oxydant pour la d6phosphoration, etc.
On a<B>déjà</B> proposé de réaliser lépuration (les métaux au four électrique<B>â</B> induction au moyen d'un laitier, tel que ceux mis en ceuvre dans les procédés métallurgiques ordinaires, dont les divers éléments sont chargés<B>à</B> l'état solide.
Dans ces conditions, le laitier n'étant chauffé que par l'intermédiaire du métal, -est peu fluide,<B>ce</B> qui ralentit les réactions; de plus, étant donnée la duree assez longue, de l'opération, il<B>y</B> a réaction du laitier sur le garnissage, o d'où usure -de celui-ci. Enfin, C<B>,</B> pen dant le temps de fusion -du laitier, il<B>y</B> a oxydation -énergique -du métal qui n'est pas protégé du contact de l'atmosphère, -d'où une perte de métal, et lorsque,
le traitement visé est une opération -de désoxydation ou de<B>-dé-</B> sulfuration réductrice, l'enrichissement en oxygène du métal ainsi provoqué est nuisi <B>ble</B> pour la conduite -de l'opération, car il oblige ainsi<B>à</B> employer de plus grosses quantités de laitier, ou<B>à</B> ajouter -des quanti- tés.de réducteurs plus importantes et de tou tes façons<B>à</B> prolonger l'opération.
Par la présente invention, on a -découvert quien travaillant dans un four<B>à</B> induction avec un laitier synthétique fondu au préala ble et très fluide, on obtenait des résultats Surprenants<U>-par</U> rapport<B>à</B> ceux obtenus<B>jus-</B> qu'à ce jour.
Cette amélioration surprenante, des résul tats se traduit ainsi: <B>10</B> Dans le cas -des opérations où l'on pro cède par oxydation, comme c'est le cas pour la. déphosphoration des aciers, l'affinage du -cuivre, etc.
a) ladurée de l'opération nécessaire pour obtenir l'épuration recherchée (par exemple par un abaissement de la teneur en phosphore de l'acier) est très nettement -diminuée; <B>b)</B> de ce fait l'usure -des garnissages<B>du</B> four<B>à</B> induction est nettement diminuée, ce quiest fort int-6ressant,,car l'usure des garnis sages est une sujétion importante dans l'em ploi des fours<B>à</B> induction-, <B>0</B> le métal étant protégé dès ledébut par le laitier,contenant les éléments oxydants, la mise au mille totale de l'opération est meil- jeure,
car il n'y a pas perte de métal par oxy dation par l'air et foniiat-io-ii,cl'oxydes,qui s'in corporent ensuite au laitier lorsque celui-ci est fondu.
20 Dans le cas où<B>l'on</B> cherche<B>à</B> faire une opération de -désoxydation, par exemple, la désoxydation de l'acier, du cuivre ou encore une désulfuration par laitier basique, neutre ou réducteur, les mêmes avantages subsistent intégralement, mais en outre l'utilisation du laitier fou-du donne l'avantageconsidérable de protéger -dès le début le métal -contre l'oxy dation par l'air qui est inévitable dans le procédé avec laitier solide. Cette oxydation est une grosse gêne, car elle se traduit: <I>a</I><B>' )</B> par la, formation d'oxydes du métal.
qui se dissolvent dans le laitier désoxydant ou d6sulfurant, lorsque telui-ci est fou-du et qui ,diminuent ainsi le pouvoir de -désoxydation ou -de désulfuration -du laitier.
<B>b)</B> par l'absorption -d'oxygène, qui se dis- sout,dans le métal et qu'il faudra ensuite, après fusion du laitier, soit enlever par l'ac tion dissolvante -de -celui-ci, ce qui oblige<B>à</B> employer, pour un -même résultat. final à ob tenir, une plus grande quantité de laitier que si le métal n'avait pas été oxydé, soit trans former en inclusions par l'action -de réduc teurs, ce qui -est nuisible<B>Ù</B> la qualité du mé tal et -de toutes façons oblige<B>à</B> une addition plus grande de réducteurs qui ;si -le métal n'avait. pas subi- -cette oxydation<B>à</B> l'air.
La quantité d'oxygène<B>à</B> enlever étant plus grande, l'opération est prolongée de ce fait, ce qui entraîne une consommation plus grande d'énergie, une usure plus forte des revêtements, etc.
L'utilisation -du laitier liquide permet d'éviter complètement ces inconvénients très graves.
Enfin, lutilisation -d'un laitier fluide synthétique préalablement fondu, permet ,d'avoir une action -efficace du laitier sur le métal et -d'en extraire ainsi certains oxydes par -dissolution,<B>ce</B> -qui ne peut être réalisé dans la métallurgie habituelle au four<B>à</B> haute fréquence où la désoxydation se, fait pratiquement uniquement par addition de ré ducteurs.
Le peoic6dé, objetde la présente invention, est donc caritot6ri.s6 en ce que l'on traite le niétal <B>à</B> épurer -avec un laitier synthétique préalablement fondu et très fluide et en ce que l'on provoque le brassage -de la charge du four par un champ électrique.
Le four peut être un four<B>à</B> haute fré quence ou un four<B>à</B> basse fréquence.
La très grande fluidité du laitier peut être obtenue en agissant sur sa com-position, compte tenu -de la nature de l'opération d'épu ration que l'on veut effectuer.
Par exemple: Pour une une opération de déphosphora- tion, on utilisera un laitier contenant, environ: #Silice 3% Chaux<B>65%</B> Oxyde de fer<B>120 %</B> Pour une opération de désoxydation, on pourra mettre en #uvre un laitier contenant par exemple:
EMI0002.0041
a) <SEP> SiO2 <SEP> <B> & 5-65% <SEP> b)</B> <SEP> SiO2 <SEP> <B>45-65%</B>
<tb> <B>A1903 <SEP> 5-15% <SEP> A1203</B> <SEP> 4-25%
<tb> <B>Cao <SEP> 15-30% <SEP> <I>MgO</I></B> <SEP> 4-25% Pour une opération de désulfuration, on mettraen #luvre un laitier basique,<B>à</B> base d'oxydes alcalins -et alcalino-terreux<B>-</B> avec adjonction éventuelle -de, carbone<B>-</B> un tel laitier contenant, par exemple:
CO2Na# <B>50%</B> Cao 40% Spaili fluor<B>10%</B> En dehors, des fondants usuels qui aug mentent dans une certaine mesure la fluidité des laitiers, un corps est particulièrement désigné pour la- constitution<B>-de</B> laitiers très fluides,<B>à</B> savoir l'oxyde de titane TiO2. Ce corps peut, suivant le caractère<B>à</B> donner au laitier, être utilisé dans la proportion de 4 <B>à</B> 20% ou de<B>à à. 90%</B> suivant que l'on veut avoir un laitier basique ou acide.
C'est ainsi que pour une opération de désoxydation, #on peut utiliser un laitier ayant la composition suivante-
EMI0003.0007
a) <SEP> TiO' <SEP> <B>70% <SEP> b)</B> <SEP> SiO2 <SEP> <B>45-65%</B>
<tb> Cao <SEP> <B>30%</B> <SEP> TiO2 <SEP> <B>17%</B>
<tb> Cao <SEP> 4-2,0%
<tb> <B>A1203</B> <SEP> 4-2.5%
<tb> <B>Mgo</B> <SEP> 4-25% Un tel laitier peut encore -contenir des coin- po-s6s du baryum, de Facide borique ou des sels de cet acide.
<B>lie,</B> procédé, objet de l'invention, peut s'appliquer<B>à,</B> toutes les opérations d'épura tion de métaux.<B>En</B> particulier pour la mé tallurgie (Palliages de valeur (aciers, spé- ciaux contenant des métaux alliés en forte proportion) nécessitant une surveillance étroite du développement de l'opération<B>d'é-</B> puration, l'utilisation de laitiers très fluides dans un four<B>à</B> haute fréquence, diminue no tablement la durée du traitement, tout en permettantde suivre pa-s <B>à</B> pas le développe ment de l7épuration.
On a notamment décrit au brevet suisse no 164262 un procédé pour l'amélioration des aciers, et au brevet suisse no <B>164897</B> un pro <B>cédé</B> de déphosphoration -des aciers.
Ces deux procédés nécessitent, l'un comme, l'autre, une mise en contact, intime d'un mé tal et -d'un laitier. Les diverses opérations -chimiques de ces procédés peuvent très bien être réalisées conformément<B>à la</B> présente- in vention, sous réserve d'unedurée plus longue.
le procédé selon l'invention peut égale ment s'appliquer<B>à</B> l'affinage des cuivres bruts et ensuite<B>à</B> la -désoxydation et<B>à.</B> l'épu ration des cuivres affinés.
On sait que les cuivres bruts obtenus au convertisseur ou par tous autres procédés con tiennent généralement de nombreuses impu retés, en particulier S-P-Fe-Mn.-Ni-Co-Pb-Sn- b-As-Bi, qu'il faut éliminer tout au moins en majeure partie soit que le cuivre suit uti lisé -directement a-près cet affinage, soit qu'il subisse ensuite un affinage électrolytique, le rendement, et le prix de revient de l'éleetro- lyse étant essentiellement fonctions de, la plus ou moins, grande quantité d'impuretés<B>à,</B> enle- ver.
Dans ce but, il est généralement procédé <B>à</B> un affinage oxydant pratiqué dans de grands fours<B>où</B> l'on cherche<B>à</B> éliminer ces différents éléments par oxydation au prix -d'opérai-ions longues, coûteuses et n6cessîtant un apport -de chaleur extérieure.
Il est, -de plus, difficile d'obtenir une bonne éliminationde l'ensemble des éléments, car cette élimination est fanation, pour eha# cun -d'eux, -de la nature des laitiers que l'on constitue<B>à</B> cet effet dans les fours d'affi nage;
par exemple le fer est plus facilement enlevé si l'on forme et fait agir les laitiers acides, le phosphore ou Parsenie plus facile- ment au contraire si l'ou forme et fait ag gir ,des laitiers-basiques. Or, il n'est pas possible de choisir<B>à</B> volonté la nature des, laitiers, celle-ci étant imposée par la nature du revê tement des<B>fours,
</B> ces revêtements, étant le plus généralement siliceux, quelquefois basi ques dans certains fours modernes. Mais l'on voit que, selon la, nature de ce revêtement., l'élimination des différents corps sera plus au moins facile.
Le, procédé selon l'invention permetd'éli- miner #d'une façon simple, économique et sou ple, les différentes impuretés<B>des</B> cuivres bruts.
Dans ce but, on peut faire agir sur le cuivre dans le four électrique<B>à</B> induction une scorie préalablement fondue et très. fluide, ayant une composition telle que les impuretés contenues -clans le cuivre en décomposent cer tains éléments en réintégrant du cuivre, dans le bain -de, métal, et qu'elle fasse entrer ces impuretés ;dans -des combinaisons insolubles 'dans le Cu ou pl-us solubles dans la scolie fondue que -dans le métal. Après quoi Pon sé pare, par exemple par -décantation, la. scolie enrichie en impuretés, -du cuivre purifié.
<B>A</B> cet effet, la,scorie épuratrice contient un composé -de cuivre, généralement- oxyde au sel, par exemple un silicate, mais pouvant être également un autre sel quelconque comme un chlorure, un sulfure, etc., ou un mélange -de ces sels..
Cette scorie pourra, par exemple<B>'</B> être constituée<B>de</B> minerais gTillés, additionnes de fondants tels que: chaux-spatli, sels alcalins ou autres, de façon qu'elle présente une très grande fluidité.
On constate dane les conditions précisées ci-dessus, que, grâce au contact intime dû au brassage violent, les impuretés -du cuivre qui ont plus -d'affinité pour l'élément avec lequel le cuivre est -combiné -dans- la scorie, que le cuivre lui-même, s'unissent instantanément-, en majeure partie, avec cet élément et sont- ainsi éliminées dans la scorie en réintégrant- du cuivre dans le métal.
Si en particulier le cuivre est dans la, sco rie<B>à</B> l'état d'oxyde, on obtiendra ainsi le clé- part de Fe-1'4n-Ni-Co-Zu-Pb, surtout si la seoTii-- est<B>de</B> nature acide, siliceuse en parti culier. L'on obtiendra le -départ de S-P-Sn- Sb-A,s principalement, si la scorie est de na- turc basique.
Avec d'autres sels de cuivre dans la sco rie, on pourra faire varier<B>la,</B> nature et la proportion -des éléments, éliminés, selon les af finités respectives du cuivre et de ces.<B>élé-</B> ments pour Facide du sel.
L'opération étant très -courte, la scolie n'a. pas. le temps d'attaquer sensiblement les parois -du récipient dans lequel l'opération se fait, ce qui permet ainsi de faire varier la nature,de la scorie et, le<I>cm</I> échéant, -d'em ployer successivement sur un même métal plusieurs scories différentes pour arriver<B>à,</B> une meilleure élimination de l'ensemble des corps.
C'est ainsi qu'en faisant agir successi- vement une scorie acide, puis une scorie ba sique ou inversement après enlèvement, de <B>la</B> première scorie), on éliminera, le, ri e, le Mn, le Ni, le Co, le Zn, le Pb par l'action. îl# la première scolie, puis le<B>S,</B> le P, I.e:Sn, le Sb par Pactionde ladeuxième scorie.
La, rapidité -de l'opération obtenue par brassage intense avec scorie préalablement fondue permet de s'affranchir -de la, sujétion des revêtements et d'utiliser les compositions chimiques de laitiers les mieux appropriées au résultat<B>à</B> obtenir au lieu d'avoir, -comme dans les, opérations normales, ides composi tions de laitiers pratiquement- imposées, par les parois.
Les scories sont de préférence fondues -dans -des fours<B>à</B> water-jacket, donc <B>à</B> auto-garnissage, ce qui supprime pour leur obtention le problème des matériaux r6frac- Après l'affinage, le cuivre contient une quantité importante d'oxyde de cuivre, Cu#O, <B>à</B> l'étatdissous; si Pon prélève et ce moment- là. -du cuivre liquide et qu'on le laisse se<I>soli-</I> difier, il présente. du fait-<B>du</B> CuO, l'aspect bien connu -du cuivre rosette.
Ladésoxydation du cuivre se, fait usuelle ment<B>à</B> l'aide de charbonde bois ou danthra- cite répanduà la. surface -du bain; cette opé ration est accompagnée d'un brassage du bain au moyen de perches en bois, opération appelée perchage.
Le carbone réduit<B>le</B> Cu'O mais l'opéra tion est forcément longue, -d'autant plus que le carbone n'est pas soluble dans le, cuivre, L'élimination -de l'oxygène est toujours in- -complète.
La, présente invention -donne une solution particulièrement simple, rapide et économi que -de cette désoxydation du cuivre après af finage oxydant; elle réalise en outre, par la même opération, une nouvelle épuration -du cuivre en ses impuretés telles que soufre, fer, zine, arsenic, antimoine, etc.
Ou utilise de préférence -dans ce but un laitier très fluide, préalablement fondu et présentant, un pouvoir dissolvant élevé vis-à- vis du CuO. On a décrit ci-après,<B>à</B> titrc non limitatif, plusieurs exemples de mise en oeuvre du pro <B>cédé</B> selon l'invention: <I>Exemple<B>1,</B></I> pour ki désoxydation -d'un acier.
On coule, dans un four<B>à</B> induction élec trique, de l'acier<B>à</B> désoxyder, en état de fu sion et un laitier préalablement fondu très fluide ayant la, composition suivante: SiO2 <B>55%</B> A120;; <B>15%</B> Cao <B>10%</B> MgO 20% Ce laitier possède par conséquent un pou voir dissolvant élevé<B>à</B> l'égard des oxydes dis sous -dans l'acier.<B>On</B> crée, par le champ<B>élec-</B> trique, une agitation intense du métal.
La désoxydation est réalisée par la seule action -du laitier avant toute addition,<B>ce</B> qui est -différent -des traitements connus au four <B>à</B> induction, puis en sépare l'acier désoxyde d'avec le laitier qui s'est chargé en oxydes.
<B>I & </B> métal qui contenait avant traitement <B>0,06%</B> d'oxygène ne contenait plus, après l'opération, que<B>0,015 %</B> -d'oxygène. <I>Exemple</I> 2, pour la -dépliosphoration d'un acier. On prépare un laitier contenant,<B>U</B> de silice, 601'o de, chaux,<B>35</B> /o d'oxyde de fer et fluidifié au spath. On en verse la quantité nécessaire dans un four électrique îï. indue- iion, en. même temps qu'un acier -doux<B>à</B> 0,10% de carbone et, 0,35% de phosphore. On agite<B>à</B> l'aide du champ électrique<B>du</B> four, puis on coule le métal, qui s'est trouve séparé du laitier.
Le métal coulé a donné<B>à,</B> l'analyse une teneur en phosphore d'environ 0,0#43 <B>%.</B>
Le procédé est également avantageux -dans tous les cas où le) métal est introduit<B>à</B> l'état solide dans le four,<B>le</B> laitier très fluide étant, bien entendu, introduit à l'état fondu.
<I>Exemple<B>3,</B></I> pour la désoxydation d'un cuivre. On fond, dans un four séparé du four électrique<B>à</B> induction où se trouve le cuivre, un laitier composé -d'oxydes ou autres sels non réductibles par le cuivre et combinés de façon telle que le laitier: a.) présente une grande fluidité; <B>b)</B> ait un pouvoir -de -dissolution très élevé vis-à-vis<B>du</B> CUO.
<B>Ce</B> laitier peut, par exemple, contenir un ou plusieurs des constituants suivants: SiO'- TiO12-APO'-CaO-MgO des, sels alcalins ou alcalino-terreux, les oxydes de fer ou -d'autres métaux, non réductibles par le cuivre.
En -donnant<B>à ce</B> laitier un caractère acide<B>en</B> lui conférera un pouvoir de dissolu tion très- élevé vis-à-vis<B>de</B> Cu'O.
On provoque ensuite un brassage intense, <B>à.</B> Faidedu champ électrique, -du cuivre fondu a désoxyder, pendant, dix minutes environ. Dans ces conditions, grâce au contact- intime, <B>-dû</B> au brassage intense entre le cuivre et le laitier fondu et, très fluide, on constate qu'en un temps très court:
a) le laitier s'enrichit en Cu'O L'enlève ment d'oxyde -de cuivre est d'ailleurs d'au tant plus important, en quantité, que la quantité de laitier brassé avec le métal est elle-même plus grande; avec une quantité de laitier suffisamment grau-de, il est possible -de ne laïsserdans le cuivre que des -traces -d'oxyde dissous; si Pon veut pousser encore plus loin l'épuration, il suffit de fa-ire agir successivement<I>sur le</I> cuivre plusieurs doses -de laitier fondu frais, avec séparation, après chaque opération partielle de désaxydation, du laitier enrichi en oxyde;
<B>b)</B> la, teneurdes impuretés contenues dans le cuivre -diminue parallèlement; en effet, si M -est un métal -contenu dans le cuivre, lequel contient lui-même en solution de l'oxyde d#-- cuivre CuO, il se trouve qu'en vertu de la réaction d'équilibre réversible:
EMI0005.0039
<B>q</B> <SEP> Cu2O <SEP> <B>+ <SEP> p</B> <SEP> M <SEP> <B> < <SEP> #> <SEP> MpOq <SEP> +</B> <SEP> 2 <SEP> <B>q</B> <SEP> Cu une partie -de M est dissoute<B>à</B> l'état d'oxyde MpOq dans le cuivre,.
En faisant agir par brassage le laitier, si celui-ci ne contient pas initialement -doxyde MpOq, il dissoudra une partie du MpOq existant dans le -cuivre, #d'o-il épuration de ce dernier. Par exemple, si le 'Laitier ne contient pas d'oxydede fer, il éli minera; une partie -du fer dis-sous dans le cui vre sous forme -d'oxyded# & fer.
Bien entendu cet effet -dépuration est, lui aussi, accentué par Faucmentation de la quantité de laitier ZD mis au contact du métal par rapport<B>à,</B> la quantité -de métal impur traité, ou par l'ac tion successive -de plusieurs masses de lai tier frais.
1 & s laitiers après avoir agi sur le cuivre <B>à</B> désoxyder et s'être chargé en oxyde de eui- vre, peuvent être récupérés, puis régénérés par la réduction de l'oxyde Cu#0, en parti- eulier par le charbon; ils sont ainsi prêts<B>à</B> resservir pour une opération ultérieure de désoxydation.
<B> metal </B> purification process. The present invention <B> has </B> for its object a process for purifying metals, -in particular steels, raw or impure copper, etc., by treatment with molten slag, in an electric furnace <B> to </B> induction.
The purification - considered here can be a deoxidation, a dephosphorization, a desulphurization, etc., the slag used <B> for </B> this effect having in each case different properties, this slag being, for example, example, reducing agent for deoxidation, basic and oxidizing agent for phosphorization, etc.
It has <B> already </B> proposed to carry out purification (metals in an electric <B> â </B> induction furnace by means of a slag, such as those used in ordinary metallurgical processes, including various elements are charged <B> to </B> solid state.
Under these conditions, the slag being heated only by the intermediary of the metal, is not very fluid, <B> this </B> which slows down the reactions; moreover, given the fairly long duration of the operation, there is <B> there </B> reaction of the slag on the lining, hence wear-of the latter. Finally, C <B>, </B> during the melting time -of the slag, there <B> there </B> -energic oxidation -of the metal which is not protected from contact with the atmosphere, - where a loss of metal, and when,
the targeted treatment is a reductive deoxidation or <B> -de- </B> sulphurization operation, the oxygen enrichment of the metal thus caused is harmful <B> ble </B> for the conduct of -the operation, as it thus obliges <B> to </B> use larger quantities of slag, or <B> to </B> add larger quantities of reducers and in all ways <B> to </B> extend the operation.
By the present invention, it has been discovered that working in a <B> induction </B> furnace with a synthetic slag melted beforehand and very fluid, surprising results were obtained <U> -par </U> report <B> to </B> those obtained <B> until </B> to date.
This surprising improvement results as follows: <B> 10 </B> In the case of operations where one proceeds by oxidation, as is the case for. dephosphorization of steels, refining of copper, etc.
a) the duration of the operation necessary to obtain the desired purification (for example by lowering the phosphorus content of the steel) is very markedly reduced; <B> b) </B> therefore the wear -of the linings <B> of the </B> induction furnace is markedly reduced, which is very interesting, because the The wear of the wise linings is an important constraint in the use of <B> </B> induction-, <B> 0 </B> ovens, the metal being protected from the start by the slag, containing oxidizing elements, the total mileage of the operation is better,
for there is no loss of metal by oxidation by air and foniiat-io-ii, oxides, which are then incorporated into the slag when the latter is melted.
20 In the case where <B> one </B> is seeking <B> to </B> carry out a -deoxidation operation, for example, the deoxidation of steel, copper or a desulfurization by basic slag , neutral or reducing, the same advantages remain in full, but in addition the use of crazy slag gives the considerable advantage of protecting -from the start of the metal-against the oxidation by the air which is inevitable in the process. with solid slag. This oxidation is a big inconvenience, because it results in: <I>a</I> <B> ') </B> by the formation of oxides of the metal.
which dissolve in the deoxidizing or desulfurizing slag, when such slag is insane, and which thus reduce the deoxidation or desulfurization power of the slag.
<B> b) </B> by absorption -of oxygen, which dissolves in the metal and which must then, after melting of the slag, either be removed by the solvent action -of - the latter, which forces <B> to </B> to use, for the same result. final to obtain, a greater quantity of slag than if the metal had not been oxidized, or transformed into inclusions by the action of -reducers, which -is harmful <B> Ù </B> the quality of the metal and -in any case obliges <B> to </B> a greater addition of reducing agents which, if -the metal had not. not undergo- -this oxidation <B> in </B> air.
As the quantity of oxygen <B> to </B> to be removed is greater, the operation is prolonged as a result, which leads to greater consumption of energy, greater wear of the coatings, etc.
The use of liquid slag completely avoids these very serious drawbacks.
Finally, the use - of a synthetic fluid slag melted beforehand, makes it possible to have an - effective action of the slag on the metal and - thus to extract certain oxides by -dissolution, <B> this </B> -which cannot be carried out in the usual high-frequency <B> </B> furnace metallurgy where deoxidation takes place practically only by the addition of reducing agents.
The peoic6dé, object of the present invention, is therefore caritot6ri.s6 in that the nietal is treated <B> to </B> purified -with a synthetic slag previously melted and very fluid and in that one causes the stirring of the furnace charge by an electric field.
The oven may be a high frequency <B> </B> oven or a low frequency <B> </B> oven.
The very high fluidity of the slag can be obtained by acting on its com-position, taking into account -de the nature of the purification operation that is to be carried out.
For example: For a dephosphorization operation, we will use a slag containing approximately: #Silica 3% Lime <B> 65% </B> Iron oxide <B> 120% </B> For an operation of deoxidation, a slag containing for example:
EMI0002.0041
a) <SEP> SiO2 <SEP> <B> & 5-65% <SEP> b) </B> <SEP> SiO2 <SEP> <B> 45-65% </B>
<tb> <B> A1903 <SEP> 5-15% <SEP> A1203 </B> <SEP> 4-25%
<tb> <B> Cao <SEP> 15-30% <SEP> <I>MgO</I> </B> <SEP> 4-25% For a desulphurization operation, we will use a basic slag, <B> with </B> alkali metal oxide base - and alkaline earth <B> - </B> with possible addition -de, carbon <B> - </B> such a slag containing, for example:
CO2Na # <B> 50% </B> Cao 40% Spaili fluor <B> 10% </B> Apart from the usual fondants which to a certain extent increase the fluidity of slags, a body is particularly suitable for - constitution of <B> -de </B> very fluid slags, <B> namely </B> titanium oxide TiO2. This body can, depending on the <B> to </B> character given to the slag, be used in the proportion of 4 <B> to </B> 20% or <B> to to. 90% </B> depending on whether you want to have a basic or acidic slag.
Thus, for a deoxidation operation, # one can use a slag having the following composition-
EMI0003.0007
a) <SEP> TiO '<SEP> <B> 70% <SEP> b) </B> <SEP> SiO2 <SEP> <B> 45-65% </B>
<tb> Cao <SEP> <B> 30% </B> <SEP> TiO2 <SEP> <B> 17% </B>
<tb> Cao <SEP> 4-2.0%
<tb> <B> A1203 </B> <SEP> 4-2.5%
<tb> <B> Mgo </B> <SEP> 4-25% Such a slag may still -contain corner-salts of barium, boric acid or salts of this acid.
<B> lie, </B> process, object of the invention, can be applied <B> to, </B> all metal purification operations. <B> In particular </B> for metallurgy (high-value pallets (steels, special products containing alloyed metals in high proportion) requiring close monitoring of the development of the <B> purging </B> operation, the use of highly fluids in a high frequency <B> </B> furnace, significantly reduces the duration of the treatment, while allowing the development of the purification to be followed not <B> to </B>.
In particular, Swiss Patent No. 164262 has described a process for improving steels, and Swiss Patent No. <B> 164897 </B> a <B> assigned </B> process for dephosphorization of steels.
These two processes require, one like the other, an intimate contacting of a metal and a slag. The various chemical operations of these processes may well be performed in accordance with the present invention, subject to a longer time.
the process according to the invention can also be applied <B> to </B> the refining of raw brass and then <B> to </B> deoxidation and <B> to. </B> l treatment of refined brass.
It is known that the raw coppers obtained in the converter or by any other process generally contain many impurities, in particular SP-Fe-Mn.-Ni-Co-Pb-Sn- b-As-Bi, which must be eliminated. at least for the most part either that the copper follows used -directly a-near this refining, or that it then undergoes an electrolytic refining, the yield, and the cost price of the electrolysis being essentially functions of, the more or less, the large quantity of impurities <B> to, </B> to remove.
For this purpose, it is generally carried out <B> with </B> an oxidizing refining practiced in large furnaces <B> where </B> one seeks <B> to </B> eliminate these various elements by oxidation at the cost of long, expensive operations requiring an external heat input.
It is, moreover, difficult to obtain a good elimination of all the elements, because this elimination is wilting, for eha # cun -d'eux, -of the nature of the slags that one constitutes <B> to </B> this effect in refining furnaces;
for example iron is more easily removed if one forms and makes act the acid slags, phosphorus or Parsenia more easily on the contrary if the or forms and makes act gir gir, basic slags. However, it is not possible to choose <B> at </B> will the nature of the slag, this being imposed by the nature of the coating of the <B> ovens,
</B> these coatings, being the most generally siliceous, sometimes basic in certain modern furnaces. But we see that, depending on the nature of this coating, the elimination of the different bodies will be more or less easy.
The process according to the invention makes it possible to eliminate in a simple, economical and flexible manner the various impurities <B> from the </B> raw coppers.
For this purpose, it is possible to make the copper in the electric <B> with </B> induction furnace a previously melted and very. fluid, having a composition such that the impurities contained in the copper decompose certain elements by reintegrating copper, in the metal bath, and that it causes these impurities to enter; in insoluble combinations in the Cu or more soluble in molten scholium than in metal. After which Pon separates, for example by -decantation, the. scolie enriched in impurities, -purified copper.
<B> A </B> For this purpose, the purifying slag contains a compound -copper, generally salt-oxide, for example a silicate, but which can also be any other salt such as chloride, sulphide, etc. , or a mixture of these salts.
This slag could, for example <B> '</B> consist of <B> </B> glazed ores, with the addition of fluxes such as: lime-spatli, alkali salts or others, so that it has a very great fluidity.
It is observed in the conditions specified above, that, thanks to the intimate contact due to the violent stirring, the impurities of copper which have more affinity for the element with which the copper is -combined -in- the slag, that the copper itself, unite instantaneously-, for the most part, with this element and are- thus eliminated in the slag by reintegrating- copper in the metal.
If in particular the copper is in the <B> to </B> oxide state, we will thus obtain the key part of Fe-1'4n-Ni-Co-Zu-Pb, especially if seoTii-- is <B> of </B> acidic nature, siliceous in particular. The start of S-P-Sn-Sb-A, s mainly, will be obtained if the slag is of basic nature.
With other copper salts in the sawmill, it is possible to vary the <B> the, </B> nature and the proportion of the elements, eliminated, according to the respective af finities of the copper and of these. - </B> ments for the salt aid.
The operation being very short, the school did not. not. the time to significantly attack the walls of the container in which the operation is carried out, which thus makes it possible to vary the nature of the slag and, the <I> cm </I> if necessary, to use successively on the same metal several different slags to achieve <B>, </B> better elimination of all bodies.
It is in this way that by making an acid slag act successively, then a basic slag or vice versa after removal of the <B> the </B> first slag), the, ri e, the Mn, will be eliminated. Ni, Co, Zn, Pb by the action. Il # the first scholie, then the <B> S, </B> the P, I.e: Sn, the Sb by the action of the second slag.
The rapidity of the operation obtained by intense stirring with previously melted slag makes it possible to overcome the subjection of the coatings and to use the chemical compositions of slag best suited to the result <B> to </B> to obtain instead of having, -as in normal operations, ides compositions of slag practically imposed, by the walls.
The slag is preferably melted -in -water-jacket <B> </B> furnaces, therefore <B> with </B> self-lining, which eliminates the problem of r6frac materials for their production. During refining, copper contains a significant amount of copper oxide, Cu # O, <B> in </B> dissolved state; if Pon takes and that time. -liquid copper and allowed to <I> solidify </I>, it presents. due to the well-known appearance of copper rosette.
Deoxidation of copper is usually done <B> with </B> the aid of charcoal or anthracite spread there. bath surface; this operation is accompanied by stirring of the bath using wooden poles, an operation called perching.
Carbon reduces <B> le </B> Cu'O but the operation is necessarily long, -especially since the carbon is not soluble in copper, The elimination of oxygen is still incomplete.
The present invention -gives a particularly simple, rapid and economical solution that -deoxidation of copper after oxidative fining; it also carries out, by the same operation, a new purification of copper in its impurities such as sulfur, iron, zine, arsenic, antimony, etc.
Or preferably uses - for this purpose a very fluid slag, previously melted and having a high dissolving power vis-à-vis CuO. Several examples of implementation of the <B> assigned </B> process according to the invention have been described below, <B> to </B> without limitation: <I> Example <B> 1, < / B> </I> for the deoxidation of a steel.
In a <B> electric induction </B> furnace, steel <B> to </B> to be deoxidized, in a molten state, and a very fluid molten slag having the following composition: SiO2 <B> 55% </B> A120 ;; <B> 15% </B> Cao <B> 10% </B> MgO 20% This slag therefore has a high dissolving power <B> towards </B> with regard to the oxides under -in the steel. <B> We </B> creates, by the <B> electric </B> field, an intense agitation of the metal.
Deoxidation is carried out by the sole action of the slag before any addition, <B> this </B> which is -different-from the known <B> induction </B> oven treatments, then separates the deoxidized steel. with the slag which is loaded with oxides.
<B> I & </B> metal which contained before treatment <B> 0.06% </B> of oxygen contained, after the operation, only <B> 0.015% </B> -d ' oxygen. <I> Example </I> 2, for the -depliosphoration of a steel. A slag is prepared containing, <B> U </B> of silica, 601% of, lime, <B> 35 </B> / o of iron oxide and thinned with spar. The necessary quantity is poured into an electric oven. indue- iion, in. the same as a mild steel <B> to </B> 0.10% carbon and 0.35% phosphorus. We stir <B> with </B> using the electric field <B> of the </B> furnace, then pour the metal, which has been separated from the slag.
The cast metal gave <B> at, </B> analysis a phosphorus content of about 0.0 # 43 <B>%. </B>
The process is also advantageous - in all cases where the) metal is introduced in the solid state in the furnace, <B> the very fluid </B> slag being, of course, introduced at molten state.
<I>Example<B>3,</B> </I> for the deoxidation of copper. A slag composed of oxides or other salts not reducible by copper and combined in such a way as the slag is melted in a furnace separate from the <B> </B> induction electric furnace containing the copper: a .) exhibits great fluidity; <B> b) </B> has a very high dissolving power vis-à-vis <B> the </B> CUO.
<B> This </B> slag may, for example, contain one or more of the following constituents: SiO'- TiO12-APO'-CaO-MgO des, alkali or alkaline earth salts, oxides of iron or -d ' other metals, not reducible by copper.
By giving <B> to this </B> slag an acidic character <B> in </B> will give it a very high dissolving power with respect to <B> </B> Cu'O .
An intense stirring is then caused, <B> at. </B> Faidedu electric field, - molten copper to be deoxidized, for approximately ten minutes. Under these conditions, thanks to the intimate contact, <B> -dû </B> to the intense stirring between the copper and the molten slag and, very fluid, we see that in a very short time:
a) the slag is enriched in Cu'O The removal of copper oxide is also greater, in quantity, than the quantity of slag stirred with the metal is itself greater ; with a sufficiently grau-de slag quantity, it is possible -de not to leave in the copper only -traces -d'oxide dissolved; if Pon wants to push the purification even further, it suffices to act successively <I> on the </I> copper several doses of fresh molten slag, with separation, after each partial deaxidation operation, of the enriched slag in oxide;
<B> b) </B> the content of the impurities contained in the copper decreases at the same time; indeed, if M - is a metal - contained in copper, which itself contains copper oxide CuO in solution, it is found that by virtue of the reversible equilibrium reaction:
EMI0005.0039
<B> q </B> <SEP> Cu2O <SEP> <B> + <SEP> p </B> <SEP> M <SEP> <B> <<SEP> #> <SEP> MpOq <SEP> + </B> <SEP> 2 <SEP> <B> q </B> <SEP> Cu a part of M is dissolved <B> to </B> the oxide state MpOq in copper, .
By stirring the slag, if the latter does not initially contain MpOq -doxide, it will dissolve part of the MpOq existing in the -copper, from where it is purified. For example, if the Slag does not contain iron oxide, it will eliminate; part of the iron dissolved in the cooker as oxidized # & iron.
Of course, this depuration effect is also accentuated by the increase in the quantity of ZD slag brought into contact with the metal relative to <B> to, </B> the quantity of impure metal treated, or by the action successive - of several masses of fresh milk.
1 & s slag after having acted on the copper <B> to </B> to be deoxidized and having been charged with euvee oxide, can be recovered, then regenerated by the reduction of the oxide Cu # 0, partly - eulier by coal; they are thus ready <B> to </B> to be used again for a subsequent deoxidation operation.