Electrolytic deposition of silicon and of silicon alloys. Part IV: Preparation of alloys with a high content of silicon,and silicon refining

Abstract

Cu-Si, Al-Si and Ni-Si alloys with a high content of silicon were prepared by the electrolysis of cryolite-silica melts using Cu, Al or Ni as cathode. Cu-Al alloys were prepared by electrolysis of cryolite-alumina mixtures, using a copper cathode.

An attempt was made to prepare pure Si or an Si alloy by the anodic dissolution of Cu-Si, Cu-Si-Fe and Al-Si-Fe alloys using graphite, Ni and Cu cathodes. Pure Si could be deposited when graphite anodes were used. In other cases, Si and Al were deposited simultaneously.

Résumé

Des alliages de Cu-Si, Al-Si et Ni-Si ayant des teneurs élevées de silicium ont été préparés par électrolyse de mélanges cryolite-silice sur cathodes de Cu, Al et Ni. Les alliages Cu-Al ont été prépares par électrolyse de mélanges cryolite-alumine sur cathode cuivre.

Les auteurs ont aussi essayé d'obtenir du Si pur ou un alliage de Si par dissolution anodique d'alliages Cu-Si, Cu-Si-Fe et Al-Si-Fe sur cathodes de graphite, Ni et Cu. Le Si pur s'est déposé sur cathode de graphite. Dans les autres cas Ie Si et le Al se sont déposés simultanément.     

The recovery of non-ferrous metals from secondary copper smelter discard slags

Abstract

The use of carbothermic reduction as a method of recovering copper and other non-ferrous metals from smelter discard slags has been examined. Although several pilotscale tests (referred elsewhere) showed that the recovery of copper into a base metal can exceed 70%, even for a slag originally containing only 1.5% copper, it was considered that further studies under controlled laboratory conditions were necessary to obtain a better understanding of the reduction mechanisms involved. Results from these laboratory studies show that not only is the extraction of copper related to the copper and iron contents of the original slag, but the initial slag composition also influences the composition of the base-metal. With the data obtained it is now possible to estimate the grade-recovery relationship from slags of different compositions. The physical and chemical nature of the slags after treatment is also discussed and it is concluded that refractory attack, and the subsequent assimilation of the refractory into the slag matrix may play a significant role in the mechanism by which metals are retained in slags.

Résumé

La méthode de réduction carbothermique pour la récupération du cuivre et d'autres métaux non ferreux des laitiers mis au rebut d'une fonderie a été examinée. Plusieurs essais à l'échelle pilote ont démontré que la récuperation du cuivre au moyen d'un vil métal peut excéder 70%, même pour un laitier contenant seulement 1.5% eu au départ. On considère alors que les etudes approfondies dans les conditions contrôlées en laboratoire étaient nécessaires pour obtenir une meilleure connaissance des mécanismes de la réduction. Les résultats expérimentaux montrent que l'extraction du cuivre dépend de la teneur originale en cuivre et en fer dans Ie laitier. De plus, la composition initiale du laitier a une influence sur la composition du vil métal. Avec les données expérimentales on peut estimer le rapport teneur-récupération des laitiers aux differentes compositions. Les comportements physique et chimique sont aussi abordés et on constate que l'usure du réfractaire aussi bien que la dissolution subséquente du réfractaire vers la matrice du laitier peuvent jouer un rôle significatif dans le mécanisme de retenu des métaux par les laitiers.     

Effect of iron as alloying element on electrochemical behaviour of 90∶10 Cu–Ni alloy

Abstract

Copper–nickel alloys have been used in many applications in marine environments, because of their excellent corrosion and biofouling resistance. In this study, the effects of iron as an alloying element on the corrosion behaviour of copper–10 wt-% nickel alloy in artificial saline solutions and natural sea water were investigated. Synthetic copper–nickel alloys were prepared in an induction furnace under an argon–7 vol.-% hydrogen atmosphere in cylindrical boron nitride crucibles. They were then homogenised at 950°C for 10 h under the same protective atmosphere. Linear sweep polarisation, cyclic polarisation, Tafel extrapolation and cyclic voltammetry techniques were performed in this investigation. Following the electrochemical measurements, the corrosion products and the passive film were analysed using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM), electron probe microanalysis, energy dispersive spectrometry (EDS), wavelength dispersive spectrometry (WDS) and X-ray diffraction (XRD). The electrochemical behaviour of the synthetic Cu–Ni–Fe alloys depends on maintaining iron in a single phase in the solid solution (the maximum amount of iron that can be used was 1·5 wt-%). Quenching improves the electrochemical behaviour of synthetic Cu–Ni–Fe alloys containing relatively high iron content. The outer layer of the passive film is porous in the absence of iron, but when iron is added, the pores disappear and cracks appear. When no sulphate is present in the solution, the passive film formed on synthetic Cu–Ni–Fe alloys consists entirely of chlorides, and Fe₂O₃. In the presence of sulphate, FeS and NiS were detected in the corrosion film.

On a utilisé les alliages de cuivre–nickel à de nombreuses fins en milieux marins, grâce à leur excellente résistance à la corrosion et à l’incrustation biologique. Dans cette étude, on a examiné l’effet du fer en tant qu’élément d’alliage sur le comportement de corrosion d’un alliage de cuivre–10% en poids de nickel dans des solutions salines artificielles et dans de l’eau de mer naturelle. On a préparé des alliages synthétiques de cuivre–nickel dans un four à induction dans une atmosphère d’argon–7% en volume d’hydrogène dans des creusets cylindriques de nitrure de bore. On les a ensuite homogénéisés à 950°C pendant 10 heures sous la même atmosphère protectrice. Dans cette investigation, on a utilisé des techniques de polarisation linéaire à balayage, de polarisation cyclique, d’extrapolation de Tafel et de voltampérométrie cyclique. Après les mesures électrochimiques, on a analysé les produits de corrosion et le film passif en utilisant un microscope à balayage électronique à champs par émission d’ions (FE-SEM), la microanalyse par électrons, la spectrométrie des rayons X à dispersion d’énergie (EDS), la spectrométrie dispersive en longueur d’onde (WDS) et la diffraction des rayons X (XRD). Le comportement électrochimique des alliages synthétiques de Cu-Ni-Fe dépend du maintien du fer en une phase unique dans la solution solide (la quantité maximale de fer que l’on pouvait utiliser étant de 1·5% en poids). La trempe améliore le comportement électrochimique des alliages synthétiques de Cu–Ni–Fe ayant une teneur relativement élevée en fer. La couche extérieure du film passif est poreuse en l’absence de fer, mais lorsque l’on ajoute du fer, les pores disparaissent et des fissures apparaissent. Lorsqu’il n’y a pas de sulfate dans la solution, le film passif formé sur les alliages synthétiques de Cu–Ni–Fe consiste entièrement en chlorures et en Fe₂O₃. En présence de sulfate, on détecte du FeS et du NiS dans le film de corrosion.     

The Physical Chemistry of Copper Smelting Slags and Copper Losses at the Paipote SmelterPart 2 – Characterisation of industrial slags

Abstract

The results of an investigation on copper losses in industrial slag from the Teniente converter (TC) and from the electrical slag cleaning furnace (EF) at the Paipote smelter in Chile are presented. Slag samples from each furnace were characterised using chemical and mineralogical techniques. The distribution of the various phases, including entrained matte, was quantified by semi-automatic image analysis. The level of soluble copper was measured by EPMA on samples cooled at a fast cooling rate. The phases found in the slag samples after such cooling are in agreement with thermodynamic calculations of the solidification process. Two types of magnetite crystals were observed in the TC slag samples: magnetite formed during slag solidification (type II) and magnetite which was present as a solid in the melt (type I). The portion of magnetite (type I) was found negligible in the EF slag samples. Sulphide phases were identified in the slag samples as solidified entrained matte, and sulphides present via ex-solution from the liquid slag during solidification. In the case of the TC, the present study has shown that with ～4·6 wt-%Cu in slag, about 87% was present as entrained matte. For the electrical furnace, the amount of entrained matte represents some 25% of the copper when the average copper level in EF slag samples was ～0·74 wt-%Cu.

Les résultats d'une étude sur les pertes en cuivre dans les laitiers du convertisseur Teniente (TC) et du four électrique (EF) de nettoyage du laitier de la fonderie de Paipote au Chili sont présentés. On a caractérisé des échantillons de laitier de chaque four en utilisant des techniques chimiques et minéralogiques. On a quantifié la distribution des diverses phases, incluant la matte entraînée, au moyen de l’analyse d’image semi-automatique. On a mesuré le niveau de cuivre soluble par EPMA sur des échantillons refroidis à un taux rapide de refroidissement. Les phases retrouvées dans les échantillons de laitier après un tel refroidissement sont en accord avec les calculs thermodynamiques du processus de solidification. On a observé deux types de cristaux de magnétite dans les échantillons de laitier du TC: la magnétite formée lors de la solidification du laitier (type II) et la magnétite présente sous forme solide dans le bain (type I). On a trouvé que la portion de magnétite (type I) était négligeable dans les échantillons de laitier du EF. Les phases de sulfure provenant de la matte entraînée solidifiée et les phases de sulfure formées par ex-solution du laitier durant la solidification ont été identifiées dans les échantillons industriels. Dans le cas du convertisseur Teniente, l’étude présente a montré qu’avec ～4·6 wt-% de Cu dans le laitier, environ 87% du cuivre était présent sous la forme de matte entraînée. Pour le four électrique, la quantité de matte entraînée représente quelque 25% du cuivre lorsque le niveau de cuivre moyen dans les échantillons de laitier du EF était de ～0·74 wt-%Cu.     

Creep forging of an aluminum bronze

Abstract

Compression tests on a commercial three-phase aluminum bronze showed significant softening above the β transformation. This was not observed in either beryllium-copper or α/β brass above their transformation temperatures. Isothermal compression tests on the aluminum bronze showed some rate sensitivity and there was no significant change in either mechanical properties or microstructure after large strains at the elevated temperature. These characteristics are typical of superplastic alloys.

Closed-die forging experiments in which a thin tapered lip was backward extruded on a cylindrical billet have shown that the material forges adequately at low pressures at temperatures above the transformation. It was concluded that creep forging of this aluminum bronze gives good die filling and surface finish.

Résumé

On a observé un adoucissement significatif d'un bronze à l'aluminium commercial (contenant trois phases) lorsque déformé en compression au-dessus de la transformation β. Le phénomène n'a pas été observe dans le cuivre au beryllium et le laiton α+β déformés au-dessus de leur temperature de transformation. Des essais de compression isotherme sur le bronze à l'aluminium ont permis d'observer une certaine sensibilité au taux de déformation; après de grandes déformations à la température élevée, les propriétés mécaniques et la microstructure n'ont pas été modifiées appréciablement. Ce comportement est typique des alliages superplastiques.

Des essais de forgeage en matrice ferme, au cours desquels une mince lèvre effilée a été extrudée, d'une manière inverse, sur une billette cylindrique, ont montré que de faibles pressions sont suffisantes pour forger le matériau adéquatement lorsqu'on opère à des températures au-dessus du point de transformation. Les auteurs ont conclu que le forgeage de fluage permet de bien remplir la cavite et d'obtenir un bon fini de surface.     

Effects of alloying on polarization and corrosion of Type 430 stainless steel

Abstract

Anodic and cathodic polarization measurements were carried out on Type 430 ferritic stainless steels in nitrogenated sulphuric acid, with and without 0.5 normal sodium chloride, to determine the effects of Mo, V, W, Ta, Si, Re, Pd, Ge and U additions. These measurements were supplemented by weight-loss corrosion tests of the alloys in solutions of sulphuric, hydrochloric and nitric acids, and in ferric chloride solution.

Résumé

Pour pouvoir déterminer les effets d'additions de Mo, V, W, Ta, Si, Re, Pd, Ge et U, des mesures de polarizations anodiques et cathodiques ont été faites sur des aciers inoxydables ferritiques de type 430 dans de l'acide sulfurique azoté, avec ou sans chlorure de sodium 0.5 normal. D'autres mesures supplémentaires ont été effectuées sur des alliages par des essais de perte de poids en corrosion, dans des solutions d'acide nitrique, sulfurique et chloridique et dans une solution de chlorure ferrique.     

Fatigue Maps and Wave-Shape Effects on Fatigue

Abstract

Low-cycle, high-temperature fatigue failure is a complex process which can result from the combined action of time independent plasticity, intergranular cavitation and environmental effects. The dominance of one mechanism over another, and interactions between them, depends strongly on temperature, strain range, strain rate and waveshape. In particular, the effect of waveshape on the failure mechanisms is discussed in this paper. The construction of fatigue maps for some precipitation hardened copper alloys is described. Such maps define the dominant fatigue mechanism under a given set of operating conditions. Thus they are useful for defining the limitations of extrapolation techniques which are based on the operation of a single failure mechanism.

Résumé

La rupture en fatigue oligocyclique, à haute température, est un phénoméne complexe qui peut provenir de l'action conjointe de la plasticité (indépendante du temps), de la cavitation intergranulaire et des effets de l'environnement. La prédominance d'un de ces mécanismes et leur interactions sont grandement influencées par la température, la forme du cycle, le niveau et le taux de déformation. Cet article insiste particulièrement sur l'influence de la forme du cycle sur les mécanismes de fissuration. On décrit comment sont mis au point des diagrammes de fatigue pour des alliages de cuivre durcis par précipitation. Suivant les conditions d'essais, ces diagrammes sont utilisés à déterminer le mécanisme dominant en fatigue; ils sont donc bien pratiques pour fixer les limites des techniques d'extrapolation, basés sur un seul mécanisme opérant.     

The Contribution to Intercrystalline Embrittlement of Soft Metal Films Surrounding Hard Grains

Abstract

In a previous paper, a laboratory scale process was reported for the concentration by flotation of iron oxides from Gossan ore tailings. Further experimentation has shown that minor impurities can be removed from the iron concentrate by a combined chloridizing-volatilization-pelletizing process with the addition of a coke-calcium chloride mixture. The pellets obtained with this treatment were high in iron (64 %), while lead and arsenic were reduced from 2 and 1% respectively, to less than 0.07% each, the sulfur level was reduced from 0.64 to less than 0.01 %, copper and zinc were reduced from 0.04 and 0.03% to 0.03 and 0.01 %, respectively, bismuth from 400 ppm to less than 2ppm and silver from 43 ppm to 4 ppm.

Résumé

On a déjà rapporté un procédé en échelle de laboratoire, sur la concentration par flottation des oxydes de fercontenus dans le résidu de minerai de Gossan. Les impuretés minoritaires peuvent être eliminés du concentré de fer avec un procédé de chloruration-volatilisation-pelletisation avec l'addition d'un mélange de coke et chlorure de calcium. Cette possibilité a été étudiée dans le présent travail. Les éléments contenus dans le concentré de fer sont: fer, 57%; plomb, 2 %; arsenic, 1%; soufre, 0.64 %; cuivre, 0.04 %; zinc, 0.03 %; bismuth, 400 ppm et argent, 43 ppm. Apres l'application du procédé décrit, les contenus qui restent dans les pellets sont: fer,64 %; plomb et arsenic, moins de 0.07 %; soufre moins de 0.01%, cuivre, 0.03 %; zinc, 0.01 %; bismuth moins de 2 ppm et argent, 4 ppm.     

Copper cementation on nickel discs

Abstract

The cementation of copper on various types of nickel discs has been studied in dilute cupric sulphate solutions. Activation of the cathode nickel discs with Te⁺⁴ was necessary to achieve reproducible rates, whereas satisfactory results were obtained with mint nickel discs using only a chemical polishing treatment Attempts to cement copper on discs of nickel-copper alloys were unsuccessful.

The cementation process on pure nickel takes place by two different rate-controlling mechanisms. At low temperatures the process is probably controlled by a surface reaction, whereas at higher temperatures the process is probably controlled by diffusion through surface layers. When the acidify of the solution is increased, the cementation rate increases. The rate decreases with increasing thickness of the cemented deposit.

Résumé

Le dépôt de cuivre sur divers types de disques de nickel a été étudié en solution diluée de sulfate cuivrique. Afin d'obtenir des taux reproductibles il a été nécessaire d'activer les disques de nickel cathodique avec du Te⁺⁴ alors que pour du nickel à monnaie des résultats satisfaisants étaient atteints apnès un polissage chimique. Les essais de dépôt de cuivre sur des alliages de nickel-cuivre se sont avénés infructueux.

Le processus du dépot sur du nickel pur se fait par deux mécanismes différents. A basses températures le processus est probablement contrôlé par une réaction de surface tandis qu'a plus haute température il serait contrôle par diffusion au travers de la surface. Quand l'acidité de la solution est augmentée, le taux de dépôt augmente également. Ce taux diminue au fur et à mesure que l'épaisseur du dépôt augmente.     

The Effect of Oxide Grain Structure on the High-Temperature Oxidation of Fe,Ni and Cr

Abstract

Investigations have shown that the oxidation rate of metals and alloys is strongly influenced by the oxide grain size. This paper summarizes some of our data on the oxidation of Fe, Ni, Cr, and some alloys and relates the observed oxide grain structures to the oxidation kinetics and transport processes. Fine-grained polycrystalline oxide thickens most rapidly because the many oxide grain boundaries act as preferential paths for rapid diffusion. In contrast, monocrystalline oxide such as forms on some orientations of Ni and Cr thickens very slowly and shows the highest activation energy. Oxide grain size is found to depend on such factors as metal orientation, chemical pretreatment of the surface, cold work, and oxidation procedure.

Résumé

Plusieurs programmes de recherche ont montré que le taux d'oxydation des métaux et alliages dépend de la grosseur des grains des oxydes produits. Cet article présente certains des résultats obtenus en oxydant du Ni, du Cr et certains alliages; un rapport entre la structure des grains d'oxydes produits, d'une part, et d'autre part, la cinétique d'oxydation et les processus de transport présents, a été etabli. Les oxides polycristallins é grain serré facilitent l'oxydation, car leurs nombreux joints de grains offrent une route préférentielle à la diffusion rapide de l'oxygéne. Par contre, selon certaines orientations de Ni et de Cr, l'oxide monocristallin formé s'épaissit très lentement et présente les énergies d'activation les plus élevées. La grosseur des grains d'oxydes dépend de certains facteurs tels que l'orientation du metal oxyde, le prétraitement chimique de la surface, le travail à froid et la procédure d'oxydation.     

The Effect of Certain Surfactants on the Cementation of Cobalt From Zinc Sulphate Solutions By Suspended Zinc Particles in the Presence of Copper or Antimony

Abstract

The effect of surfactants nonylphenolpolyethylene glycol with molecular weight 900 (D1), dinaphthylmethane-4,4'-disulphonic acid (D2) and polyethylene glycol with molecular weight 400 (D3) on both cobalt-zinc dust cementation kinetics and the structure of obtained deposits was investigated in the presence of copper or antimony. The reaction of cobalt cementation was found not to follow first-order kinetics due to the hydrogen evolution which takes place along with cementation reaction.Two rate regions were observed. Surfactants D1 and D3 inhibit but D2 has no effect on cobalt cementation rate. Copper increases but antimony decreases cobalt deposition. On the other hand, the presence of antimony substantially increases the inhibition effect of D1 and D3 on cobalt cementation. A higher temperature improves cobalt cementation.

D1 and D3 inhibit antimony cementation.The effect of D1 is substantially higher and contributes to a large decrease of antimony deposition by zinc dust.

The influence of copper and antimony on the structure of obtained deposits is strikingly different. The presence of copper causes the deposition of coarser products containing massive formations of lamellar crystallites. The addition of antimony contributes to the formation of compact uniform layers of deposits with a low porosity on the surface of zinc particles. Surfactants D1 and D3 decrease the crystallite size and deposit porosity and their effect is substantially larger in the presence of antimony. The lowest porosity is found in the presence of both D1 and antimony.

According to the obtained results, the concentration of antimony during the cobalt cementation by zinc dust from the solutions containing surfactants D1 and D3 must be lower than that of copper.

On a étudié l'effet d'agents de surface sur la cinétique de cémentation de la poussière de cobaltzinc et sur la structure des dépôts obtenus, en présence de cuivre ou d'antimoine. Les agents étudiés incluent le glycol nonylphénolpolyéthylénique, avec un poids moléculaire de 900 (D1), l'acide dinaphthylméthane-4,4'-disulfonique (D2) et le polyéthylène-glycol, avec un poids moléculaire de 400 (D3). On a trouvé que la réaction de cémentation du cobalt ne suivait pas une cinétique de premier ordre à cause du dégagement d'hydrogène qui se produit en même temps que la réaction de cémentation. On a observé deux régions avec différents taux. Les agents de surface D1 et D3 inhibent le taux de cémentation du cobalt, mais le D2 n'a aucun effet sur celui-ci. Le cuivre augmente la formation de cobalt mais l'antimoine la réduit. D'un autre côté, la présence d'antimoine augmente substantiellement l'effet d'inhibition du D1 et du D3 sur la cémentation du cobalt. Une température plus élevée améliore la cémentation du cobalt.

Le D1 et le D3 inhibent la cémentation de l'antimoine. L'effet du D1 est substantiellement plus élevé, contribuant à une grande diminution de la formation d'antimoine par la poussière de zinc.

L'influence du cuivre et de l'antimoine sur la structure des dépôts obtenus est remarquablement différente. La présence de cuivre entraîne la formation de produits plus grossiers contenant des structures massives de cristallites lamellaires. L'addition d'antimoine contribue à la formation de couches uniformes compactes de dépôts ayant une faible porosité à la surface des particules de zinc. Les agents de surface D1 et D3 diminuent la taille de cristallite et la porosité du dépôt et leur effet est substantiellement plus important en présence d'antimoine. La porosité la plus faible se trouve en présence simultanée du D1 et de l'antimoine.

D'après les résultats obtenus, la concentration de l'antimoine, lors de la cémentation du cobalt par la poussière de zinc à partir de solutions contenant les agents de surface D1 et D3, doit être plus faible que celle de cuivre.     

Interdiffusion in copper(rich)-chromium solid solutions

Abstract

Interdiffusion was studied in copper (rich)-chromium solid solutions in the composition range approximately 0.2 to 0.8 at% Cr and in the temperature range 852°C – 1050°C. Diffusion couples consisted of cylindrical sections of OFHC copper electroplated with pure chromium. The concentration profiles of the diffusion couples were determined using an electron probe micro analyzer, and the diffusion coefficients were determined by fitting the error function solution of the diffusion equation to the experimental curves. The Arrhenius plot of the diffusion coefficients obtained for five different temperatures gives 48.4 ± 1.2 kcal/mole and 1.11_?0.44^+0.78 cm²/sec for the activation energy (E_D) and frequency factor (D_o) respectively (where the limits given are standard deviations for a 99 per cent confidence level), and approximate published chromium tracer diffusion and copper self diffusion results.

Résumé

Les auteurs ont étudié l'interdiffusion dans des solutions solides, riches en cuivre et con tenant environ 0.2 à 0.8% atomique de chrome, pour une gamme de temp;amp;#x00E9;ratures de 852 agrave; 1050°c. Les couples de diffusion étaient des sections cylindriques de cuivre OFHC électroplaqués avec du chrome pur. Les profils de concentration des couples ont été mesurés par microsonde électronique et les coefficients de diffusion ont été déterminés en lissant les courbes expérimentales grâce à la solution de la fonction erreur pour l'équation de diffusion. La courbe déArrhenius des coefficients de diffusion obtenus à cinq températures différentes donne une énergie d'activation (ED) de 48.4 ± 1.2 kcal/mole et un facteur de fréquence (Do) de 1.11 _?0.44^+0.78 cm²/sec. (oú les limites indiquées sont les déviations standards pour un niveau de con fiance de 99%). Ces valeurs sont approximativement égales à celles publiées pour la diffusion de traceur de chrome et pour l'autodiffusion du cuivre.     

Fibre-reinforced materials—potential application in reactor technology

Abstract

The published data on the thermodynamics of dilute liquid copper alloys are reviewed. Selected thermodynamic values have been tabulated for binary and ternary alloys.

Résumé

Les auteurs font la critique des données thennodynamiques publiées des alliages liquides de cuivre en région diluée. Des valeurs thermodynamiques sélectionnées ant été classifiées pour les alliages binaires et les alliages ternaires.     

Mineral Wool Production from Copper Reverberatory Slag

Abstract

Rapidly increasing energy costs and the introduction of government assistance programmes have stimulated consumer demand for home insulation products in Canada; in recent years, Canadian mineral wool production has increased at an average annual rate of about 20 %. Based on a preliminary economic assessment, which indicated that the manufacture of mineral wool insulation from copper reverberatory furnace slag could be viable ifan acceptable product could be produced using a high percentage of the copper slag in the charge, full-scale tests were conducted at the plant of a major mineral wool producer. The tests were carried out on blowing wool lines equipped with cupola melting furnaces, using charges containing variable amounts of copper reverberatory furnace slag from the Noranda Smelter.

The technology of mineral wool production is reviewed, the plant tests are described, and the test results are presented. In all tests, a product fibre with satisfactory physical properties (fibre length, diameter and strength) was obtained. However, the insulating quality of the product, as measured by a standard blowing test with a commercial mineral wool applicator machine, was found to decrease with increasing FeO content in the wool. In practice, this would limit the percentage of copper slag in the charge to under 40%, under which condition the manufacture of mineral wool insulation from copper slag was found to be economically unattractive. The results underline the importance of evaluating mineral wool produced from alternative raw materials against industry quality control standards.

Résumé

L'accroissement rapide des coûts d'énergie, ainsi que la mise en route de divers programmes d'aide gouvernementale, ont stimulé les demandes du consommateur envers les produits d'isolation des maisons, au Canada. Ces derniéres années, la production canadienne de laine mineralé a augmenté son taux annuel d'environ 20%. Une évaluation économique préliminaire indiquait que la fabrication de laine minérale, à partir de scories de cuivre provenant d'un four à réverbère était concevable, à condition que nous puissions produire un matériau acceptable employant un pourcentage élevé de scorie de cuivre dans la charge. Des tests en usine ont été effectués chez un important manufacturier de laine minérale. Les tests de souffiage de fils de laine en utilisant des cubilots de fusion ont été effectués en utilisant différentes quantites de scories de cuivre provenant du four a reverbere de l'usine de smeltage de Noranda. Une revue de la technologie se rapportant à la production de la laine minérale est faite, les tests en usine sont décrits et les résultats des essais sont présentés. Pour chaque test, une fibre possédant des propriétés physiques satisfaisantes (longueur de la fibre, diamètre et résistance) a été obtenue. Toutefois, des tests standards ont indique que la qualité isolante du produit décroît avec l'augmentation de FeO dans la laine. En pratique, ceci limite l'emploi de scorie de cuivre dans la charge, à un pourcentage inférieur à 40%. Sous cette condition, la fabrication de laine minérale s'avère économiquement non attrayante. Les résultats soulignent l'importance d'évaluer les laines minérals produites à partir de differentes matières brutes, en fonction du contrôle de la qualité et des standards industriels.     

Prediction of hydrogen chloride pressure to avoid hydrolysis in dehydration of dysprosium trichloride hexahydrate (DyCl3.6H2O)

Abstract

The prevalent metal extraction processes for most reactive metals and their alloys are fused salt electrolysis and metallothermic reduction. The feed material for both of these processes is the anhydrous chloride of the metal under consideration. Dehydration of the feed material is then a critical step in the production of most reactive metals and requires rigorous thermodynamic analysis. Thermodynamic data for most of the reactive metal chloride hydrates have not been measured. Improper dehydration of the metal chloride may lead to a prohibitive amount of hydroxychloride, oxychloride, and finally oxide. To prevent hydrolysis a certain pressure of hydrogen chloride is required to be maintained to supress hydrolysis. An estimation and prediction model is presented for the vapour pressures of reactive metal chloride hydrates in an attempt to deduce the conditions necessary for dehydration to proceed without hydrolysis. Thermodynamic data including heat capacities, standard entropies, and standard enthalpies are estimated/predicted for all conceivable intermediate hydrate compounds. Estimations are based on published data as well as trends proven in similar systems. The thermodynamic estimations and predictions are presented for dysprosium chloride hydrates.

Les procédés courants d’extraction de métal des métaux les plus réactifs et de leurs alliages sont l’électrolyse en bain de sel fondu et la réduction métallo-thermique. Le matériel d’alimentation de ces deux procédés est le chlorure anhydre du métal considéré. La déshydratation du matériel d’alimentation est donc une étape critique dans la production des métaux les plus réactifs et requiert une analyse thermodynamique rigoureuse. Les données thermodynamiques de la plupart des hydrates de chlorure du métal réactif n’ont pas été mesurées. Une déshydratation inappropriée du chlorure de métal peut produire une quantité excessive d’hydroxychlorure, d’oxychlorure et finalement d’oxyde. Afin d’empêcher l’hydrolyse, on doit maintenir une certaine pression de chlorure d’hydrogène. On présente un modèle d’estimation et de prédiction des pressions de vapeur des hydrates de chlorure de métal réactif, dans une tentative de déduire les conditions nécessaires pour que la déshydratation se produise sans hydrolyse. On a estimé ou prédit les données thermodynamiques incluant les capacités calorifiques, les entropies standards et les enthalpies standards de tous les composés hydrates intermédiaires concevables. Les estimations sont basées sur les données publiées ainsi que sur les tendances démontrées dans des systèmes similaires. On présente les estimations et les prédictions thermodynamiques des hydrates de dysprosium chlorure.     

A study of ancient slags from Oman

Abstract

Microscopic, chemical and X-ray techniques were used to examine slags from an extensive ancient mining site in the Persian Gulf area. The experimental results indicated that the samples were pieces of tapped slag and furnace slag from a production of copper matte. Such copper mattes could have been smelted in furnaces similar to those used during the Roman period in Timna, Israel.

Résumé

Les auteurs ont utilisé des techniques microscopiques, chimiques et de rayon-X pour examiner les laitiers provenant d'un ancien site minier de grande envergure de la région du Golfe Persique. Les résultats expérimentaux ont révélé que les échantillons étaient des morceaux de laitier de perçage et de laitier de fourneau venant de la production d'une matte de cuivre. Le smeltage de telles mattes de cuivre aurait pu se faire dans des fourneaux semblables à ceux utilises dans la période romaine à Timna en Israel.     

Zirconium alloys dispersion strengthened with yttria

Abstract

A powder metallurgy process for the manufacture of zirconium alloys dispersion strengthened with yttria particles is described. The resulting alloys con tain a suitable dispersion of stable yttria particles in a fine-grained matrix. Tensile and stress rupture tests over a range of temperature on Zircaloy-2 containing 0, 5 and 10 vol % yttria show the strength of yttria-containing alloys to be significantly improved. The post-irradiation tensile properties of Zircaloy-2 - yttria alloys have been determined with alloys irradiated at 280°C to 9.2 × 10²⁰ n/cm² thermal and 2.3 × 10²⁰ n/cm² fast. The alloys have been subjected to accelerated corrosion tests in steam and exhibit a variable response. Some possible detrimental factors and means of improvemen t of properties are discussed.

The mechanical properties of Zircaloy-2 alloys containing yttria particles are compared to some other zirconium alloys, Zircaloy-2 and zirconium-2.5 wt % Nb and the comparisons show that the dispersion- strengthened alloys arc worthy of further development.

Résumé

La fabrication par frittage des alliages de zirconium renforcés par des particules d'yttria est décrite. Ce procédé donne une dispersion convenable des particules d'yttria dans une matrice à grains fins. Des essais de traction et d'impact, effectués à diverses températures sur du Zircaloy-2 contenant 0,5 et 10 % d'yttria, ont montré que la résistance mécanique des alliages est nettement augmentée. D.autres essais de traction ont été effectués sur des alliages Zircaloy-2-yttria aprés des irradiations de 9.2 × 10²⁰ n/cm² thermique et 2.3 × 10²⁰ n/cm² rapide à 280°C. Les alliages ont été soumis à des essais de corrosion accélérée (vapeur) avec des résultats variables. Dans la discussion on considère les facteurs qui peuvent être miscibles ainsi que déautres améliorations possibles.

La comparaison des propriétés mécaniques des alliages de Zircaloy-2 contenant de l'yttria à celles d'autres alliages de zirconium, Zircaloy-2 et zirconium-2.5,% Nb indique que les alliages à particules dispersées méritent d'être étudiés davantage.     

The nature of coloured films produced on copper by selenious acid

Abstract

The composition and thickness of coloured films produced on copper by selenious acid have been studied. The composition of the films has been determined by a combination of electron and X-ray .diffraction techniques and was found to be Cu_1.8Se. The colour produced by the copper selenide is due to interference effects. The thicknesses of these films required to produce various colours were determined by an electrometric technique and were found to vary approximately in the same manner as for copper(I) sulphide and copper(I) oxide. A given thickness of the copper selenide produced approximately the same colour as an equal thickness of copper(l) sulphide or copper(I) oxide.

Résumé

Cette étude porte sur la composition et l'épaisseur de fums colorés produit sur du cuivre par l'acide sélénieux. Deux techniques, la diffraction des électrons et celIe des rayons-X a permis d'établir que la composition des films est Cu^1.8Se. La couleur du sélénate de cuivre est due à des phénomènes d'interférence. Les épaisseurs de ces films nécessaires à donner différentes couleurs ont été mesurées par une technique électrométrique et il a été etabli qu'elles varient de façon analogue à celle du sulfure cuivreux et de l'oxyde cuivreux. A épaisseur égale, la couleur du film de sélénate de cuivre est à peu prés la même que celle de films de sulfure cuivreux ou d'oxyde cuivreux.     

Effect of silicon on the rate of de-sulphurization of liquid Fe-S alloys by argon-hydrogen at 1550°C

Abstract

The passivation of copper anodes due to precipitation of copper sulfate on the anode surface was investigated as a function of electrolyte composition and temperature, and of anode composition. The slime layer present on the anode surface was shown to be the primary factor in causing passivation by inhibiting the diffusion of copper ions. Factors such as temperature, free acid level, Ni²⁺ and Cu²⁺ ion levels were also important in so far as they affected the mass transfer characteristics of Cu²⁺ ions and the solubility of copper sulfate.

Résumé

La passivation des anodes de cuivre due à la précipitation du sulfate de cuivre sur la surface de l'anode a été étudiée en fonction de la composition et la température de l'électrolyte et aussi en fonction de la composition de l'anode. Nous avons montré que la couche d'impuretés présente sur la surface de l'anode est la cause première de la passivation car elle empêche la diffusion des ions cuivre. D'autres facteurs tels que la température, le niveau d'acide libre, le niveau d'ions Ni²⁺ et Cu² sont également importants en ce qu'ils affectent les caractéristiques de transport de matière des ions Cu²⁺ et la solubilitédu sulfate de cuivre.     

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.