Aqueous reduction of sulphur dioxide by pyrrhotite to elemental sulphur

Abstract

Sulphur dioxide reacts with natural or synthetic pyrrhotite in an aqueous system, forming elemental sulphur. and ferrous sulphate solution according to the reaction

2SO₂ + FeS → 2S^O + FeSO₄

The effects of reductant, quantity of reductant, pressure of sulphur.dioxide, agitation, temperature and presence of impurities on the rate of reaction were studied. Elemental sulphur in the leach residue was recovered by dissolution: with ammonium sulphide solution or by volatilization. The unreacted pyrrhotite, after suitable treatment, was recycled to the process. The presence of certain metals in the solution adversely affected the reaction. The addition of coal promoted the formation of elemental sulphur.

Résumé

Le dioxyde de soufre réagit avec la pyrholite, naturelle ou synthétique, en solution aqueuse en formant du soufre élémentaire et du sulfate ferreux selon la réaction:

2SO₂ + FeS → 2S^o + FeSO₄

Les effets du réducteur, de sa quantité, de la pression du dioxyde de soufre, de l'agitation, de la température et des impuretés sur le taux de réaction ont été analysés. Dans le filtrat le soufre élémentaire était récupéré par dissolution dans du sulfite d'ammonium ou dans du tétralin ou par volatilisation. La pyrholite n'ayant pas réagi, après un traitement adéquat, était recyclée. La présence de certains métaux dans la solution affectait la réaction de façon contraire. L'addition de charbon favorisait la formation de soufre élémentaire.     

Recovery of nickel from nickeliferous pyrrhotite by a thermal upgrading process

Abstract

A pyrometallurgical process has been developed for recovering 75% to 90% of the nickel from nickeliferous pyrrhotite in a concentrate containing 4 to 7%-Ni. It consists of agglomerating the pyrrhotite with additives, heat treating the agglomerates at about 900°C, and then cooling followed by grinding and magnetic separation. A bout 93% of the sulphur in the feed pyrrhotite remains in the non-magnetic fraction as FeS. This can be disposed of or used for the production of iron oxide or iron and sulphuric acid.

Résumé

Un procédé pyrométallurgique a été développé pour la récupération de 75% à 90% de nickel à partir d'une pyrrhotite contenant 40% à 7% Ni. Il s'agit de l'agglomération de la pyrrhotite avec des additifs, du traitement thermique des agglomérés it 900°C, et d'un refroidissement suivi par un broyage et séparation magnetique. D'environ 93% de soufre de la pyrrhotite d'alimentation reste dans une fraction non magnétique comme FeS. Ce matériau peut être expédié ou employé dans la production de l'oxyde de fer, de fer ou de l'acide sulfurique.     

Thermal decomposition of pyrite in fluidized beds

Abstract

The thermal decomposition of pyrite concentrate into sulphur arid synthetic pyrrhotite was investigated in bench and semi-pilot scale fluidized bed reactors fired with methane or fuel oil. The pyrite was decomposed in a bed of coarse sand and the product pyrrhotite was carried over with the fluidizing gases and separated in hot cyclones. The effects of fuel/air ratio, reactor temperature, superficial gas velocity, particle size and feed rate on the elimination of labile sulphur were studied. Conversion was enhanced by slightly reducing atmospheres, low feed rates, high gas velocities and reaction temperature (in the range 740° to 830°C). Elutriation rates of pyrrhotite particles from the fluidized bed were measured and mean residence times determined as a function of particle size and superficial gas velocity. Conversion rates are considered with regard to possible rate-controlling steps in the thermal decomposition of pyrite.

Résumé

La décomposition thermique de concentré de pyrite en soufre et en pyrrhotite synthétique a été étudiée en laboratoire et à une échelle semi-pilote dans des réacteurs à lit fluidisé chauffés avec du méthane ou de l'huile combustible. On a décomposé la pyrite sur un lit de sable grossier et la pyrrhotite produite a été entraînée avec le gaz fluidisant et séparée dans des cyclones chauds. Les effets du rapport combustible/air, de la température du réacteur, de la vitesse superficielle du gaz, de la taille des particules et de la vitesse d'alimentation sur l'élimination du soufre labile ont été étudiés. On a amélioré la transformation avec des atmosphàres légàrement réductrices, des vitesses d'alimentation lentes, de grandes vitesses pour le gaz fluidisant et une élévation de la température (dans le domaine 740 à 830°C). La vitesse d'élution des particules de pyrrhotite dans le lit fluidisé à été mesurée et on a déterminé des temps moyens de résidence en fonction de la taille des particules et de la vitesse superficielle du gaz. On a aussi étudié les changements de vitesses afin de déterminer les étapes pouvant contrôler la vi tesse de décomposition thermique de la pyrite.     

Kinetics of sulphur segregation at grain boundaries and the mechanical properties of nickel

Abstract

The prior Petch study by the authors of segregated Ni-S alloys containing <1-50 ppm S is extended here to examination of the kinetics of grain boundary hardening and of the effects of thermal history in these same alloys. It is demonstrated that the kinetics of segregation as inferred from boundary hardening are quite complex and much too rapid to be accoun ted for by normal volume diffusion. However, segregation kinetics become sufficiently slow below room temperature that quenching to, and testing at, cryogenic temperatures permit comparison of the tensile properties of bulk specimens of the nickel alloys in the condition with sulphur dispersed and that with sulphur segregated near the grain boundaries. Even the purest nickel tested (<1 ppm S) exhibits a significant increase in reduction-in-area and an increase in the .2% flow stress in the dispersed state relative to the segregated state. The present results are shown to be most fully consistent with a vacancy assisted, non-equilibrium segregation model rather than one of precipitation or equilibrium segregation.

Résumé

Pour faire suite à leur précédente étude de la relation de Petch dans les alliages Ni-S contenant 0–50 ppm, les auteurs ont étudié la cinétique de durcissement des joints de grains et les effets de l'histoire thermique dans ces meme alliages. La cinétique de ségrégation telle que déduite du durcissement du joint est quelque peu complexe et beaucoup trop rapide pour être interprétée en termes de diffusion volumique normale. Cependant, au-dessous de la température ambiante, la cinétique de ségrégation devient suffisamrtlent lente pour que, par trempe et essais à des tempéraptures cryogéniques, une comparaison puisse être établie entre les propriétés en traction D'échantillons d'alliages de nickel soit con tenant du soufre sous forme dispersée soit contenant du soufre ségrégé prés des join ts de grains. Même le nickel le plus pur (S < 1 ppm) révèle une augmentation significative de la réduction de section et une augmentation de la limite d'élasticité à 0.2% quand le soufre est à l'etat disperse plutot qu'a l'état ségrégé. Ces résultats se révèlent beaucoup plus compatibles avec un modèle de ségrégation de non-équilibre assistée par les lacunes plutôt qu'avec un modèle de ségrégation d'équilibre ou un modèle de précipitation.     

Leaching of pyrrhotite with hydrochloric acid

Abstract

When nonstoichiometric pyrrhotite is leached under nonoxidizing conditions in warm aqueous solutions containing HCl, both hydrogen sulphide and elemental sulphur are formed. The amount of sulphur is proportional to the nonstoichiometry of the pyrrhotite. The leaching reaction is rapid (only seconds required to completion) but, when minimum conditions of acidity and/or temperature are not met, the sulphur coating becomes protective and the reaction ceases. When the reaction is begun rapidly, all of the acid or all of the pyrrhotite will be consumed, depending upon which is in excess. In hydrochloric acid, pentlandite dissolves more slowly than pyrrhotite but chalcopyrite is almost insoluble.

Résumé

A des températures au-dessous de 100°C quand les pyrrhotines de composition non stoichiométriques sont lixiviées par des solutions d'acide chlorhydrique en milieu non-oxydant, les produits de la réaction sont l'hydrogéne sulfuré et le soufre. La quantité de soufre produit est proportionnelle au degré de non stoichiométrie de la pyrrhotine. La réaction est rap ide (question de secondes seulement) mais au-dessous d'un minimum d'acide et de température, la couche de soufre recouvre la surface et la réaction s'arrête. Par contre, si la réaction débute rapidement elle se continuera jusqu’è l'épuisement du réactif minoritaire (HCl ou pyrrhotine). En milieu chlorhydrique la pentlandite se dissout plus lentement que la pyrrhotine, mais la chalcopyrite est très peu soluble.     

How oxidation affects selective flotation of complex sulphide ores

Abstract

Selective flotation of complex sulphide ores containing Cu-Pb-Zn-Fe sulphide minerals is very difficult. Oxidation is one of the most important factors.

The oxidation of complex sulphide ore is found to be enhanced by the presence of pyrite. Pyritic complex sulphide ore sometimes behaves like elemental sulphur in flotation. Such troublesome behaviour is often experienced for flotation systems in which the natural pH of the. pulp is low.

Elemental sulphur formation can be predicted thermodynamically. The potential-pH diagrams of the Me-S-H₂O systems were constructed to show the stable domain of elemental sulphur. An explanation of enhanced oxidation of sulphide minerals in the presence of pyrite involves an electrochemical mechanism. Pyrite has the highest rest potential among all the sulphide minerals in an acidic solution. Since the condition of pyrite in its natural state may be regarded as electrochemically passive, we may anticipate that when pyrite is in galvanic contact with other sulphide minerals, the oxidation of the other sulphide minerals will.be enhanced under flotation conditions. The enhanced elemental sulphur formation on sulphide minerals in the presence of pyrite was confirmed experimentally.

Résumé

Le triage par flottation des complexes minéralogiques constitués de sulfures de Cu-Pb-Zn-Fe est trés difficile. L'oxidation est un paramétre important.

La pyrite de fer accélère l'oxydation de ces complexes. Un complexe de pyrite parfois se comporte comme du soufre élémentaire lorsque le pH du milieu de flottation est bas.

La formation de soufre élémentaire se prévoit par calcul d' énergétique. Les diagrammes potentiel-pH des systèmes Me-S-H₂O furent établis en vue d'indiquer les domaines de stabilité du soufre élémentaire. L'accélération de l'oxydation des minéraux sulfurés par la pyrite s'explique en se servant d'un mécanisme électrochimique. De tous les minéraux sulfurés, la pyrite possède dans les milieux acides, Ie plus haut potentiel d' équilibre. Puisque la pyrite è l' état naturel semble électrolytiquement passive, l'oxydation des autres sulfures, en conditions de flottation, serait alors accélérée. En présence de pyrite, l'experience conflIme la formation de soufre élémentaire sur les minéraux sulfurés.     

The reaction of sulphur vapour with molybdenum metal

Abstract

The kinetics of reaction of sulphur vapour with molybdenum metal have been studied thermogravimetrically in the temperature range 415–550° C and for sulphur pressures between 0.03 and 300 torr. For pressures above 20 torr, the kinetics are linear and the activation energy is 24.7 ± 3.2 kcal/mole. The rate is insensitive to changes in sulphur pressure at pressures in excess of 20 torr. Lower sulphur pressures decrease the sulphurization rate and the kinetics tend to become parabolic. The only reaction product formed under all conditions was hexagonal MoS₂

Résumé

La cinétique de réaction du soufre gazeux avec du molybdène métallique a été étudiée par analyse thermogravimétrique dans un domaine de température s' étendant de 415 à 550°C et pour des pressions de soufre variant de 0.03 à 300 torr. Pour des pressions supérieures à 20 torr, la cinétique de réaction est linéaire avec une énerge d'activation de 24.7 ± 3.2 kcal/mole, le taux de réaction est alors indépendant de la pression du soufre. Pour des pressions de soufre plus basses, il y a diminution du taux de réaction et la cinétique devient parabolique. Le seul produit de réaction formé dans toutes les conditions expérimentales est du MoS₂ hexagonal.     

Hydrometallurgical processing of pyrrhotite

Abstract

Exploitation of pyritic ores would be facilitated by a process yielding elemental sulphur instead of sulphuric acid. Thermal decomposition permits the recovery of nearly half the sulphur as the element. For the recovery of iron, non-ferrous metals and remaining sulphur from the “artificial pyrrhotite” several hydrometallurgical methods have been proposed. These methods are reviewed, and an experimental study of some of the more promising ones is reported.

Best results were obtained either by leaching with dilute sulphuric acid, producing hydrogen sulphide as an intermediate product, or by oxygen pressure leaching, which liberates elements sulphur directly. The former was successful only when the sulphur iron ratio had been lowered to near unity. Leaching under a pressure of oxygen permitted recovery of about 70 % of the sulphur as granules, but the iron hydroxide was contaminated with elemental and sulphate sulphur.

Résumé

L'exploitation des minerais de pyrite serait facilitée par un procédé conduisant au souffre élémentaire et non à l'acide sulfurique. La décomposition thermique permet la récupération de presque la moitié du souffre sous forme élémentaire. Plusieurs procédés hydrométallurgiques ont été proposés pour la récupération du fer, des métaux non-ferreux et du souffre restant. Ces procédés sont présentés brièvement et une étude expérimentale de quelques uns des plus prometteurs est rapportée. Les meilleurs résultats ont été obtenus soit par lixiviation avec de l'acide sulfurique dilué, avec production d'hydrogene sulfuré comme produit intermédiaire, soit par la lixiviation sous pression d'oxygène, qui libère directement du souffre é1émentaire. La première méthode n'a eu de succès que lorsque le rapport des concentrations souffre – fer était voisine de l'unité. La lixiviation sous pression d'oxygéne a permis la récupération d'à peu prés 70% de souffre sous forme de granules, mais l'hyroxyde de fer était contaminé par du souffre étémentaire et des sulfates.     

The importance of grain boundary morphology and cohesion on intergranular strength

Abstract

The morphology and constituency at grain boundaries are important in determining the properties of a poly crystalline material. In the present work it is shown that sulphur contents greater than 20 at. ppm. can embrittle nickel and nickel-base superalloys when the sulphur segregates to the grain boundaries and reduces intergranular cohesive strength. Moreover, low ductility can occur in nickel-base superalloy structures with controlled impurity levels when high stress concentrations develop in the grain boundary regions, either because of massive grain boundary shear or because of concentrated slip near grain boundaries.

Résumé

La morphologie et la constitution des join ts de grains sont importantes pour la détermination des propriétés de matériaux poly cristallins. Dans cette étude les auteurs montrent que des concentrations de soufre supérieures à 20 ppm. at. peuvent fragiliser le nickel et des superalliages à base de nickel quand le soufre ségrège aux joints de grains et réduit la cohésion intergranulaire. De plus, dans les superalliages à concentration contrôlée d'impuretés, une faible ductilité peut apparaître quand de fortes concentrations de contraintes se développent aux joints de grains soit sous l'effet de cisaillement massif du joint soit sous l'effet d'un glissement concentré aux joints.     

The kinetics of dissolution of enargite in acidified ferric sulphate solutions

Abstract

Over the temperature range 60° to 95°C, sintered discs of synthetic enargite (Cu₃AsS₄) were dissolved slowly in acidified ferric sulphate solutions, yielding both elemental and sulphate sulphur, together with soluble copper and arsenic. The dissolution kinetics were linear and this was interpreted as indicating rate control by a reaction occurring on the surface of this sulphosalt. The activation energy associated with this reaction was 13.3 kcal/mole. The rate of copper extraction increased according to the 0.55 power of the ferric sulphate concentration and the 0.20 power of the sulphuric acid concentration. The rate decreased in a complex manner with increasing strengths of the ferrous sulphate reaction product. Natural enargite dissolves like the synthetic sulphosalt and at approximately the same rate.

Résumé

A des températures variant entre 60°C et 95°C, des disques frittés d'énargite synthétique (Cu₃AsS₄) ont été dissous lentement dans des solutions acides de sulfate ferrique, pour produire du soufre élémentaire et sous forme de sulfate, ainsi que du cuivre et de l'arsenic soluble. Les cinétiques de dissolution suivent une loi linéaire, due à la réaction qui a lieu en surface de ce sulfosel et qui, semble-t-il, contrôlerait la dissolution. L'énergie d'activation associée à la réaction est de 13.3 kcal/mole. Le taux d'extraction du cuivre croît comme la puissance 0.55 de la concentration en sulfate ferrique et la puissance 0.20 de la concentration en acide sulfurique. La vitesse décroît de façon complexe lorsque augmente la concentration du produit de la réaction du sulfate ferreux. L'énargite naturelle se dissout de la même manière que le sulfosel synthétique, et à sensiblement la même vitesse.     

Extraction du nickel d'un concentré de pentlandite par HNO3/H2SO4

Abstract

The sulphuric and nitric acid leaching of natural and synthetic nickel sulphides has been investigated. Optimum leaching conditions of the factors influencing the extraction of metals (Ni, Cu, Co) from a pentlandite bearing-concentrate have been determined. These factors are: temperature, time concentration and sulphuric and nitric acids and pulp density. The activation energies of the process are 4.6 ± 0.1 Kcal/mole for the copper and cobalt and 4.7 ± 0.1 Kcal/mole for the nickel. These values indicate that the rate of metal extraction is controlled by the diffusion phenomena through the precipitate layer which is deposited on the mineral surface during the leaching. This layer is composed of elemental sulphur and basic ferric sulphate. A schematical flowsheet of the process is presented.

Résumé

La lixiviation par les acides sulfurique et nitrique des sulfures naturels et synthétiques de nickel a été etudiée en vue de l'optimisation des facteurs qui influencent la mise en solution des métaux (Ni, Cu, Co) à partir d'un concentre de pentlandite. Ces facteurs sont: la température, le temps, la concentration des acides sulfurique et nitrique et la densité de la pulpe. Les energies d'activation du procede sont 4.6 ± 0.1 Kcal/mole pour le cuivre et le cobalt et 4.7 ± 0.1 Kcal/mole pour Ie nickel. Ces valeurs indiquent que la vitesse d'extraction des métaux est contrôlée par les phenomenes de diffusion s'établissant à travers la couche de précipité qui se depose sur la surface minérale au cours de la lixiviation. Cette couche est composée de soufre élémentaire et de sulfate basique de fer ferrique. Le rhéogramme schématique du prócédé est présenté.     

The mineralogy of pyrrhotite from Sudbury CCN and Phoenix nickel ores and its effect on flotation performance

Abstract

The non‐stoichiometric sulphide pyrrhotite (Fe_1?xS), common to many nickel ores, occurs in a variety of crystallographic forms and compositions. In order to manipulate its performance in nickel processing operations either to target the recovery or rejection or pyrrhotite, one needs an understanding of pyrrhotite mineralogy, reactivity and the effect this may have on its flotation performance. In this study, a non‐magnetic Fe₉S₁₀ pyrrhotite from Sudbury CCN in Canada and a magnetic Fe₇S₈ pyrrhotite from Phoenix in Botswana were selected to explore the relationship between mineralogy, reactivity and microflotation. Non‐magnetic Sudbury pyrrhotite was less reactive in terms of its oxygen uptake and showed the best collectorless flotation recovery. Magnetic Phoenix pyrrhotite was more reactive and showed poor collectorless flotation, which was significantly improved with the addition of xanthate and copper activation. These differences in reactivity and flotation performance are interpreted to be a result of the pyrrhotite mineralogy, the implications of which may aid in the manipulation of flotation performance.

La pyrrhotine sulfureuse non stoechiométrique (Fe_1?xS), commune à plusieurs minerais de nickel, se retrouve sous une variété de formes cristallographiques et de compositions. Afin de manipuler son rendement lors des opérations de traitement du nickel, soit afin de viser la récupération ou bien la rejection de la pyrrhotine, on a besoin de comprendre la minéralogie de la pyrrhotine, sa réactivité et leur effet sur le rendement de sa flottation. Dans cette étude, on a choisi une pyrrhotine non magnétique, Fe₉S₁₀, de Sudbury CCN au Canada et une pyrrhotine magnétique, Fe₇S₈, de Phoenix au Botswana, pour explorer la relation entre la minéralogie, la réactivité et la microflottation. La pyrrhotine non magnétique de Sudbury était moins réactive par rapport à son absorption d'oxygène et a montré la meilleure récupération par flottation sans collecteur. La pyrrhotine magnétique de Phoenix était plus réactive et a montré une mauvaise flottation sans collecteur, que l'on a améliorée significativement avec l'addition de xanthate et l'activation au cuivre. Ces différences de réactivité et de rendement de la flottation sont interprétées comme étant un résultat de la minéralogie de la pyrrhotine, dont les implications peuvent aider à manipuler le rendement de la flottation.     

Fundamental studies related to the development of the smelting reduction of iron oxide and carbon-constant volume studies

Abstract

Today, most of the iron-making capacity of the world is still dependent upon the blast furnace process, although the production of sponge iron by direct reduction processes is gaining acceptance in many areas. Another method of making iron, known as smelting reduction, is receiving attention, and pilot-plant scale operations are being developed in Europe and possibly elsewhere. In this method, iron oxide is reduced with carbon (coal) by a fast reaction such that liquid iron is the product, heat being provided to the reaction by the exothermic oxidation of carbon monoxide by oxygen within the reaction vessel.

In the present investigation, an attempt has been made to study the behaviour of composite pellets of wüstite and carbon in the region of 1500°C in various gas atmospheres at constant volume. Reaction rates were followed within the constant-volume system by measuring the increase in pressure with time using a pressure transducer. Composite pellets containing slightly more than the stoichiometrically required amount of carbon were reacted to form liquid iron in an argon atmosphere; to achieve melting, good mixing of the pellets was a critical requirement. Melting conditions were also obtained in carbon monoxide-carbon dioxide mixtures between 100 per cent CO and 100 per cent CO₂ When composite pellets, surrounded by a protective layer of carbon, were introduced into an atmosphere containing free oxygen, it was again possible to obtain melting and reduction to liquid iron. The activation energy for the reaction was approximately 15 kcal/mole. Possible reaction mechanisms are discussed.

Résumé

De nos jours, la réduction des oxydes de fer s'accomplit en grande partie au haut foumeau. On note toutefois une implantation graduelle des procédés de réduction directe des oxydes en fer éponge. Une autre méthode de production du fer, connue sous Ie nom de smeltage réducteur, est actuellement à l'étude. Des essais à l'échelle de l'usine pilote se font actuellement en Europe et possiblement ailleurs. La méthode consiste à produire du fer liquide en réduisant rapidement l'oxyde de fer par du carbone. L'énergie requise pour la réaction vient de l'oxydation exothermique du monoxyde de carbone par l'oxygène présént dans l'enceinte réactionnelle.

Les auteurs ont étudié le comportement de boulet1es composées de wüstite et de carbone en présence de diverses atmosphères gazeuses dans une enceinte fermée à 1,500°C. Les vitesses de réaction ont été détérminées en mesurant l'augmentation de la pression dans l'enceinte au moyen d'un transducteur de pression. Des boule1tes composées comportant un peu plus que la quantité stoechiométrique de carbone ont été réduites en fer liquide dans une atmosphère d'argon. La fusion n'avait lieu que si les constituants des boulet1es étaient intimement mélangés. La fusion de boulet1es a été réalisée dans des atmosphères constituées de melanges CO-CO₂, les proportions variant entre 100% CO et 100% CO₂. Le fer liquide a aussi été obtenu en faisant réagir des boulettes d'oxyde et de carbone entourées d'une couche protectrice de carbone, dans une atmosphère contenant de l'oxygène libre. L' énergie d'activation de la réaction était d'environ 15 kcal/mole. En fin, les auteurs discutent des mécanismes de la réaction.     

Solubility limit for sulphur in nickel between 637° and 1400° C

Abstract

The activity of sulphur in α -solid nickel and the solubility limit of sulphur in solid nickel with respect to liquid nickel sulphide has been determined in the range 850° to 1400°C by equilibration of dilute alloys with H₂S/H₂ mixtures. Estimates of the solubility limit down to the eutectic at 637°C have been obtained by extrapolation and from mechanical tests. The solubility limit is retrograde. At the solubility limit maximum near 1250°C it takes the value 430 ± 50 wt ppm and at the eutectic temperature of 637°C it is inferred to be 20 ± 12 wt ppm. The standard free energy change for the reaction

H₂S ? H₂ +S (in solid Ni)

based on a standard state of 1 atomic per cent sulphur in solid nickel is

?F^o= 6070 ? 10.13T

Résumé

Les auteurs ont déterminé la solubilité du soufre dans Ie nickel α et les limites de solubilité du soufre dans Ie nickel solide en équilibre avec du sulfite de nickel liquide dans un domaine de tampérature de 850 à 1400°C en amenant à équilibre les alliages avec un mélange H₂ S/H₂. Des estimés de solubilite jusqu'a l'eutectique, à 637°C, ont pu etre obtenus par extrapolation et par des essais mécaniques. La limite de solubilité est inverse at à son maximum, vers 1250°C, elle est de 430 ± 50 ppm poids et à la température de l'eutectique, 637°C, elle est estimée à 20 +m; 12 ppm poids. L' énergie libre normale de la réaction

H₂S ? H₂ +S (dons Ni sol)

basée sur un état standard de 1%at. S dans le Ni sol. est

?F^o= 6070 ? 10.13T     

Nugget formation and growth during resistance spot welding of aluminium alloy 5182

Abstract

Surface interaction at the worksheet/worksheet interface during resistance spot welding of aluminium alloy 5182 with spherical tip electrodes was investigated. Oxide layer cracking and nugget formation were focused. Both experimental work and finite element analysis were employed to explain the contact behaviour at this interface. It was found that sheet separation and thus bending occurred during the squeezing phase of the resistance spot welding process and suggested a profound influence on nugget formation. The sheet separation caused enlarged and aligned cracks in the surface oxide layers which led to a good metal‐to‐metal contact near the periphery of the faying surface. High current densities which occurred at the beginning of the current phase caused significant heat generation in this zone. Consequently, the melting at the faying surface started near the periphery and moved in towards the central zone of the contact region to produce a ‘doughnut shaped’ nugget with a filled‐in but thin central region.

On a étudié l'interaction de la surface à l'interface feuille de travail‐feuille de travail lors du soudage par points par résistance de l'alliage d'aluminium 5182 avec des électrodes à bout sphérique. On s'est concentré sur la fracture de la couche d'oxyde et sur la formation du noyau. On a utilisé tant le travail expérimental que l'analyse par éléments finis pour expliquer le comportement de contact à cette interface. On a trouvé que la séparation de la feuille, et donc le pliage, se produisait lors de la phase de compression du procédé de soudage par points par résistance, suggérant une influence profonde sur la formation du noyau. La séparation de la feuille résultait en fissures agrandies et alignées dans les couches d'oxyde de la surface, ce qui amenait un bon contact de métal à métal près de la périphérie de l'aire de contact. Des densités élevées de courant, qui se produisaient au début de la phase de courant, résultaient en un dégagement important de chaleur dans cette zone. Conséquemment, la fonte de l'aire de contact commençait près de la périphérie et se déplaçait vers la zone centrale de la région de contact, produisant un noyau en forme d'anneau avec une région centrale remplie, mais mince.     

Review of the hydrometallurgy of chalcopyrite concentrates

Abstract

A critical appraisal has been made of methods that have been proposed for the hydro metallurgical treatment of chalcopyrite concentrates. Those methods in which the primary breakdown of chalcopyrite is effected by leachants are discussed. Methods in which leaching is preceded by pyrometal-lurgical decomposition of the mineral include selective sulphation and nonoxidizing treatments in which the ratios of copper, iron and sulphur are changed. No process has yet been found that can replace conventional pyrometallurgical processing, although several have reached the pilot plant stage. The incentives for devising an economic hydrometallurgical process for extracting copper from sulphide ores are the avoidance of air pollution and the possibility of recovering iron, elemental sulphur and other nonferrous metals.

Résumé

Une appréciation critique a été faite des méthodes proposees pour le traitement hydrométallurgique des concentrés de chalcopyrite. Les méthodes par lesquelles la deécomposition originale de la chalcopyrite est affectée par les lixiviants, sont décrites. Les méthodes selon lesquelles la lixiviation est précédée par la décomposition pyrométa1lurgique du minerai comprennent la sulphatation sélective et les traitements non-oxydants dans lesquels les concentrations relatives de cuivre, fer et souffre sont changées. Aucun procédé pouvant remplacer les procédés pyrométallurgiques conventionnels n'a encore été trouvé, bien que plusieurs soient parvenus au stade de l'exploitation sur pilote. L'intérêt d'un procédé hydrométallurgique économique, pour l'extraction du cuivre, à partir des minerais de souffre, serait la non-pollution de l'air et la possibilité de récupération du fer, du souffre élémentaire et des autres métaux non-ferreux.     

Estimating grinding power requirements

Abstract

The chioride volatilization process of Producing pyrite cinder is discussed in Terms of thermodynamic properties of The reactions and several series of experiments Are described. CaCl₂. Ride was selected as the experimental Chloridizing reagent, because the pellets Obtained by this process are commonly Used in the Fe blast furnace. The results obtained can be summarized As follows. (1) maximum removal of metal impurities From pyrite cinder requires Rapid heating especially through the temperature range 600 to 1000°C. (2) The reduction in elimination efficiency By slow heating is due to the premature Decomposition of calcium chloride at Low temperature-in the presence of sulphur in the pyrite cinder. (3) pyrite Cinder containing comparatively low . Sulphur and arsenie is best suited as A raw material for this process. (4) the Existence of moisture and SoP. Dioxide in the furnace gas greatly reduces The efficiency of impurity elimination. (5) the optimum temperature For metal impurity elimination is 1100°C. (6) treatment at 120C°c gives Good sulphur elimination and improved mechanical strength.

Résumé

Le procédé de production de cendres de pyrite par volitilisation de chlorures est discuté en termes des propriétés thermodynamiques de réactions et plusieurs séries d'expériences sont décrites. Pour ces expériences, Ie chlorure de calcium a été choisi comme chlorurant car les agglomérés obtenus par ce procédé sont couramment utilisés dans le haut-foumeau. Les résultats obtenus peuvent étre énumérés comme suit: (1) L' élimination la plus grande d'impuétés métalliques des cendres de pyrite exige un chauffage rapide surtout dans la zone de température de 600 á 1OOO°C. (2) La diminution du taux d' élimination provoqué par un chauffage lent est due á la décomposition préntaturée du chlorure de calcium à basse température, en presence de soufre, contenu dans les cendres. (3) Les cendres de pyrite. contenant comparativement peu de soufre et d'arsenic sont les materiaux les plus appropries pour ce traitement. (4) La presence d'humidite et de dioxyde de soufre dans les gaz du four réduit grandement le taux d' élimination. des impuretés. (5) La température optimale pour l' élimination des impuretés métalliques est 1100°C. (6) Un traitement à 1200°C donne une bonne élimination du soufre et améliore la mécanique.     

Segregation at Melted Grain Boundaries in Steel

Abstract

Test samples from continuously cast steels have been fractured by grain boundary melting. The faceted fracture surfaces have been examined by Auger spectroscopy. Sulphur has been found to be segregated on the surface of all of the facets examined. The amount of segregation varies appreciably for different facets in a given sample; on average the segregation increases significantly with an increase in sulphur level from 0.014 to 0.024% S. No segregation of P was detected on the fractured surfaces.

Résumé

Des échantillons d'aciers de coulée continue ont été rupturés par fusion aux joints de grains. Les surfaces de rupture à facettes ont été examinées par spectroscopie Auger. On.a trouvé, sur toutes les surfaces des facettes examinées, une ségrégation de soufre. Le montant de la ségrégation varie appréciablement pour différentes facettes d'un même échantillon. En moyenne, l'étendue de la ségrégation augmente quand la concentration en soufre passe de 0.014 à 0.024%. On n'a pas détecté de ségrégation de P sur les surfaces de rupture.     

Vacuum desulphurization of molten nickel

Abstract

A mass transfer model has been developed that describes the vacuum desulphurization of molten nickel. The basis of this model is simultaneous transport of dissolved sulphur and oxygen to the gasmelt reaction interface and elimination as sulphur dioxide. The main feature of this model is its accurate prediction of the dependence of the process kinetics on the oxygen content of the melts. This model successfully expains the post-boil desulphurization behaviour of 40 Kg and 120 Kg laboratory nickel melts over the whole range of sulphur and oxygen concentrations measured. The kinetic parameters thus determined were successfully used to predict the post-boil desulphurization behaviour of 5 and 15 tort nickel melts refined in commercial units.

Résumé

Nous avons dévelopé un modèle basé sur la théorie du transfert de masse pour décrire la vitesse de désulphuration du nickel liquide sous vide. L'essence de ce modèle est Ie transfert simultané du soufre et de l'oxygène en solution vers l'interface de réaction gaz-liquide et leur élimination sous forme gazeuse en tant que SO₂. Ce modèle predit avec précision les variations des vitesses de réaction en fonction de la concentration d'oxygene dans le metal liquide.

Nous avons utilisé ce modèle pour expliquer avec grand succés les caracteristiques de la desulphuration de bains de 40 et 120 Kg rafinés dans notre laboratoire. Le modéle peut être appliqué à tous les in tervalles de concentrations en soufre et en oxygène qui ont été traitées.

Les coefficients de cinétique chimique que nous avons obtenus de cette façon ont peut être utilises pour prédire les vitesses de désulphuration de bains de 5 et 15 tonnes rafinés dans nos usines de production d'acier inoxidable.     

Effects of nitrogen and helium shielding mixtures on semiaustenitic stainless steel welds

Abstract

The effect of nitrogen-helium atmos pheres used as a shielding gas for welding of some semiaustenitic stainless steels was studied. Nitrogen, being a strong austenite stabilizer, has the tendency to suppress the amount of retained delta ferrite in the weldment. The addition of 1.0 per cent nitrogen by volume to the helium shielding gas increased the tensile strength of the weldment approximately 4000 psi to within about 1 per cent of the parent metal, and the ductility approximately 33 per cent to within 95 per cent of the parent metal.

The additions of nitrogen to the shielding gas significantly reduced the a mo unt of retained ferrite. However, increasing the nitrogen in excess of 1 per cent by volume drastically reduced the tensile strength and ductility. It is suggested that this reduction in strength and ductility is the result of pertinent alloying components being used up in the formation of nitrides.

Résumé

Les auteurs ont étudié 1'influence de mélanges d'hélium et d'azote utilisés comme gaz de couverture en soudage d'aciers inoxydables semi austénitiques. Stabilisateur puissant de 1'austénite, l'azote tend à diminuer la teneur en fer delta des soudures. En utilisant un gaz renferment 1% en volume d'azote, la résistance à la traction des éprouvettes accuse une augmentation de 4000 psi, la relevant ainsi jusqu'à un écart aussi petit que 1% de la résistance du métal de base; concomitamment, l'allongement s'améliore de 33% et ainsi s'approche jusqu'à 95% de l'allongement du métal de base. L'influence de l'azote, comme moyen de réduire la teneur en fer delta est significative. Toutefois, dès que la quantité d'azote dépasse 1% en volume, la résistance à la traction et l'allongement fléchissent considérablement. Les auteurs avancent que le fléchissement est le résultat de la fixation d'éléments d'alliage par l'azote.