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.     

Kinetic investigations of two processes for zinc recovery from zinc plant residue

Abstract

This paper presents a kinetic study of hydrometallurgical and pyrometallurgical processes employed for the recovery of zinc from a zinc plant residue (ZPR). The hydrometallurgical process investigated involved zinc leaching from the ZPR with sulphuric acid solution, while the pyrometallurgical process was based on zinc oxide reduction from the ZPR using activated carbon as the reducting agent. At the optimum leaching conditions, the zinc recovery was 89·5% at 95°C after 60?min. The data obtained for the leaching kinetics indicated that the dissolution of ZPR is a diffusion controlled process and the activation energy is equal to 21±2?kJ?mol^?1. The maximum zinc recovery, obtained during pyrometallurgical treatment was 72% at 1300°C after 60?min. Kinetic investigations revealed that the zinc oxide reduction is carried out in the transient kinetic area, where both diffusion and the chemical reaction control the overall process rate, with an activation energy of 38±5?kJ?mol^?1.

Cet article présente une étude cinétique d'un procédé hydrométallurgique et d'un procédé pyrométallurgique utilisés pour la récupération du zinc du résidu d'une usine de zinc (ZPR). Le procédé hydrométallurgique investigué impliquait la lixiviation du zinc du résidu de l'usine de zinc avec une solution d'acide sulfurique, alors que le procédé pyrométallurgique était basé sur la réduction de l'oxyde de zinc du résidu de l'usine de zinc en utilisant du charbon activé comme agent de réduction. Aux conditions optimales de lixiviation, la récupération du zinc était de 89·5% à 95°C après 60?min. Les données obtenues pour la cinétique de lixiviation ont indiqué que la dissolution du résidu de l'usine de zinc était un procédé contrôlé par la diffusion et l'énergie d'activation est égale à 21±2?kJ?mol^?1. La récupération maximale de zinc, obtenue lors du traitement pyrométallurgique, était de 72% à 1300°C après 60?min. Les investigations de la cinétique ont révélé que la réduction de l'oxyde de zinc était effectuée dans la zone de cinétique transitoire, où tant la diffusion que la réaction chimique contrôlent la vitesse globale du procédé, avec une activation d'énergie de 38±5?kJ?mol^?1.     

Pneumatic Steelmaking

Abstract

A brief historical review of pneumatic steelmaking is presented with emphasis on top and bottom blown oxygen processes. Modern steelmaking methods are described, including bottom injection techniques. The fundamentals of gas jet behavior are outlined, including the importance of the physics and mechanics of the jet and the interrelationship with process chemistry. Refining mechanisms involving metal, slag and gases are detailed for current and proposed pneumatic steelmaking processes.

Résumé

Un bref historique de l' élaboration de l'acier par souffiage est présenté en insistant plus particulièrement sur les convertisseurs d'oxygène à souffiage par le haut et par le bas. Les méthodes modernes d' élaboration de l'acier incluant les techniques d'injection par le fond, sont décrits. Le comportement fondamental du jet gazeux est abordé, ainsi que l'importance de la physique, de la mécanique du jet et des interactions avec la chimie du procédé. Enfin les mécanismes d'affinage faisant intervenir le métal, le laitier et les gazs sont détaillés pour les procédés d' élaboration de l'acier par souffiage.     

Gaseous deoxidation of anode copper at the Noranda smelter

Abstract

The evolution of methods used for deoxidation of anode topper at the Noranda smelter is summarized. The processes range from birch poles and reverberatory furnace to present day natural gas and rotary furnace. Current deoxidation practice is discussed in detail and comparisons made between Noranda and some alternative procedures.

Résumé

Les auteurs font une étude de l'évolution des methodes de désoxydation du cuivre à anode à la fonderie de Noranda. Ces méthodes vont du perchage et du four réverbére au four rotatif moderne au gaz naturel. Les méthodes courantes de désoxydation sont ana1ysées en détail et l'on compare les procédés de Noranda à certains autres.     

Interfacial energies in pyrometallurgical processes

Abstract

The effects of interfacial energies on foams, emulsions and the entrapment of metals in slags are reviewed and methods of measuring surface and interfacial energies are discussed. The difficulties of interfacial energy measurements are pointed out and the interfacial energy data pertinent to pyrometallurgical processes are summarized .A drop-pressure method of measuring interfacial energies is proposed and evaluated on the basis of room and high temperature measurements. The method is shown to be particularly suitable where surface and interfacial energies are to be measured under similar experimental conditions.

Résumé

Cette étude fait à la fois la mise à jour des effets des énergies interfaciales desmousses, et des dispersions en considérant les inclusions des métaux dans les laitiers, et aussides méthodes de mesure de l'énergie interfaciale. On fait ressortir les problèmes relatifs aux measures de l'énergie interfaciale incluant le relevédes données d' énergie interfaciale relatives aux procédés pyrométallurgiques. A la lumière des essays effectués à température ambiante et àlevée,on propose la méthode depression de bulles pour la mesure de l'énergie interfaciale. Cette méthode s'avére très adaptée pour la détermination des énergies de surface ou d'interface dans les mêmes conditions expérimentales.     

Recent Developments in the Environment Process

Abstract

The EnvIRONment process, invented by Prof. H. K. Worner, has been developed to treat metallurgical and organic wastes using pyrometallurgical technology. Developed at the University of Wollongong, the process successfully overcomes many of the technical challenges of processing ferruginous waste. Composite pellets of ferruginous, typically steelworks dust, and organic waste are bath smelted in a DC arc furnace, utilising a deep slag layer to produce iron, an innocuous slag, and a zinc enriched fume.

Process viability has been demonstrated with over 4 years of trials in a purpose built 100 kg DC arc furnace. The suitability of bath smelting for processing of wastes, in particular metallurgical wastes, has been sufficiently encouraging that commercialisation of the EnvIRONment process is being pursued.

Fundamental research being undertaken within the Department of Materials Engineering at the University ofWollongong is addressing unresolved aspects of the pyrometallurgical reactions operating within the process. The aim of the research is to quantify process kinetics while gaining a greater understanding of reduction mechanisms and the smelting behaviour of composite pellets. To date kinetic interpretation has been complex, however it is evident that the reaction of the composite pellets is influenced by several parameters including pellet chemistry and heating rate. Smelting of the composite pellets in slag was found to occur via dissolution of FeO and metallic iron at the slag-pellet interface. © 1998 Canadian Institute of Mining and Metallurgy. Published by Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Résumé

Le procédé “EnvIRONnement”, inventé par le prof. H. K. Worner, a été développé pour traiter les déchets métallurgiques et organiques en utilisant une technique pyrométallurgique. développé à l'université de Wollongong, le procédé surmonte avec succ è s plusieurs defis techniques du traitement des déchets ferrugineux. Des boulettes composites de dechets ferrugineux, typiquement des poussieres d'acieries, et de dechets organiques sont fondues dans un bain dans un four à arc à courant continu, utilisant une couche é paissede laitier pour produire du fer, un laitier inoffensif et de la vapeur enrichie de zinc.

On a demontre la viabilite du procédé par plus de 4 ans d'essais dans un four à arc à courant continu de 100 kg construit specialement dans ce but. L'aptitude de la fusion en bain pour le traitement des dechets, en particulier des dechets metallurgiques, a été suffisamment encourageante pour que l'on poursuive maintenant la commercialisation du procédé “EnvIRONnement”.

La recherche fondamentale entreprise prDésentemenau Département d'Ingénierie des matériaux à l'universite de Wollongong adresse des aspects non résolus des reactions pyrometallurgiques en operation lors du procede. Le but de cette recherche est de quantifier la cinetiquedu procede tout en obtenant une plus grande comprehension des mecanismes de reduction et ducomportement de fusion des boulettes composites. Jusqu'a maintenant, l'interpretation cinetique a été complexe, cependant il est evident que la reaction des boulettes composites est influenceepar plusieurs parametres incluant la chimie des boulettes et le taux de chauffage. On a trouvé quela fusion des boulettes composites dans le laitier se produisait par l'intermé diaire de la dissolution du FeOet du fer metallique à l'interface laitier-boulette. © 1998 Canadian Institute of Mining and Metallurgy. Published by Elsevier Science Ltd. All rights reserved.     

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.     

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.     

The high temperature assessment of raw materials for iron making

Abstract

Methods for assessing burden materials under simulated blast furnace conditions are being developed in several countries for the purposes of international trade, routine quality control, and to assess causes of disturbances in blast furnace operation. Reducibility, low-temperature disintegration and softening-under-load tests are discussed as well as methods of measuring coke reactivity, and some results are presented. Simulation of the blast furnace chemical reserve zone in the Mines Branch Rist Apparatus is also discussed and relationships between test resu1ts and performance in the blast furnace and direct reduction processes are mentioned.

Résumé

Des méthodes de contrôle des matières de chargement sous des conditions simulant celles de la cuve d'un hautfourneau sont en développement dans plusieurs pays pour les besoins des marches internationaux et des contrô1es de qualité de routine et pour évaluer la conduite des hauts-fourneaux. On discute de la réductibilité, de la dégradation granulométrique a basse température et de la résistance mécanique des minerais aussi bien que des méthodes pour mesurer la réactivité du coke; on présente quelques résu1tats. On discute aussi de la simulation de la zone de réserve chimique d'un haut-fourneau dans l'appareil Rist du Bureau des Mines, et on mentionne certaines corrélations entre les résu1tats des essais et les performances de hauts-fourneaux et de certains procédés de réduction directe.     

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.     

Diagnosis of froth and emulsion problems in flotation and froth extraction units

Abstract

The occurrence of emulsions and froths in flotation and SX circuits is a hydrometallurgical problem that may reoccur in many plants, resulting in down time and considerable expense. The mechanics of their occurrence is more clearly understood by microscopic study and application of surface chemistry.

Deleterious froths and emulsions may be attributed to a number of causes, the most common of which are colloidally dispersed solids (or hydrosols) that concentrate along interfaces between oil and water. The structure of an emulsion or froth may be studied microscopically to determine the internal and external phases and to identify the emulsifying agent. After establishing the cause, ways of elimination and future prevention can be suggested. Effective ways of prevention may include (1) change in pH, (2) addition of flocculating agent to remove emulsifier, (3) addition of dispersing agent to disperse emulsifying agent, (4) change in plant practice to avoid formation of surface active materials, etc.

Several case histories are described in which early diagnosis of the problem by microscopic examination served to avoid down time, to improve recoveries and to increase the quality and grade of final product.

Résumé

L'apparition d'émulsions et de mousses dans les procédés de flottation et les circuits d'extraction par solvant est un problème d'hydrometallurgie qui peut réapparaître dans de nombreuses usines, et qui résulte en perte de temps et en dépenses considérables. Le mécanisme de ces phénomenes est mieux compris par l'étude microscopique et l'application des principes de la chimie des surfaces.

Des mousses et émulsions pernicieuses peuvent être attribuées à de nombreuses causes, dont les plus communes sont des dispersions solides colloidales (ou hydrosols) qui se concentrent le long d'interfaces entre l'huile et l'eau. La structure d'une émulsion ou d'une mousse peu t être étudiée au microscope afin de déterminer les phases internes et externes et d'identifier l'agent émulsifiant. Après avoir établi la cause, des moyens d'élimination et de prévention futures peuvent être suggeres. Des moyens effectifs peuvent inclure (1) changement de pH, (2)addition d'agents floculants pour enlever l'emulsifiant, (3) l'addition d'agents dispersifs de l'émulsion, (4) des changements dans la pratique pour eviter la formation de matériaux à action superficielle.

Plusieurs histoires de cas sont décrites dans lesquelles un diagnostic microscopique du phénomène a pu servir à éviter des pertes de temps, améliorer la récupération et améliorer la qualité du produit final.     

Chemical Oxidation Methods for the Treatment of Thiosalt-Containing Mill Effluents

Abstract

The delayed acid generating capacity of milling effluents is caused by the presence of incompletely oxidized sulphur oxyanions, collectively called thiosalts. Wet chemical oxidation processes are among the most reliable and cost effective options available for the treatment of these effluents. Experimental data are presented for the oxidation of thiosalts using hydrogen peroxide, sodium hypochlorite and ozone. Examination of the oxidation reactions under ambient and well-defined conditions provides a better understanding of the fundamental chemistry of thiosalts. As a result, the technical and economic viability of various conceptual process flowsheets can be assessed, and future areas of research can be identified.

Résumé

La capacité des effluents de traitement de produire à retardement des acides est causée par la présence d'oxyanions de soufre dont l'oxydation est incomplète et que l'on appelle collectivement thiosels. Les procédés d'oxydation chimique par voie humide sont parmi les options disponibles les plus fiables et rentables pour le traitement de ces effluents. Dans ce rapport, on présente les donnees expérimentales du procédé d'oxydation des thiosels effectué à l'aide du peroxyde d'hydrogène, de l'hypochlorite de sodium et d'ozone. L'étude des réactions d'oxydation à température ambiante et dans des conditions bien définies fournit une meilleure compréhension de la chimie fondamentale des thiosels. En conséquence, on peut évaluer la viabilité technique et économique de nombreux organigrammes conceptuels d'analyse et identifier les domaines des travaux de recherche futurs.     

LIX-65N and Dowfax 2AO interaction in copper solvent extraction and electrolysis

Abstract

The acid mist generated during copper electrowinning can be effectively suppressed by a froth covering the electrolyte surface stabilized by the addition of the sulphonic acid, Dowfax 2AO. If the spent electrolyte is then used to strip copper from the loaded solvent extraction reagent LIX65N, these two organics and any degradation products will be mixed. In order to determine whether these organics are compatible, a small-scale continuous solvent extraction/electrowinning system was therefore studied for an extended period.

Successive passes of organic around the circuit resulted in decomposition of the LPX65N such that its ability to extract copper was greatly reduced. After seven hundred organic phases, the phase separation in both the loading and stripping stages seriously deteriorated and even with the addition of impractical amounts of Dowfax 2AO it was impossible to maintain the froth over the electrowinning cell. Thus, it is clear that Dowfax 2AO cannot be allowed to contaminate a copper solvent extraction system which employs LIX65N. It has also been proved that two other organic acids, dinonylnaphthalene sulphonic acid and di(2-ethylhexyl)phosphoric acid, also cause decomposition of LIX65N.

Résumé

La bruine d'acide se dégageant à la surface de la solution pendant l' électrolyse du cuivre peut être éliminé par une mousse stabilisée par l'acide sulfonique, Dowfax 2AO.

Si, à la suite, l' électrolyte epuise sert a extraire le cuivre d'une solution de LIX-65N, les deux composés organiques et leurs produits de décomposition sont mélangés. Afin de déterminer la compatibilité de ces substances, on a étudié à échelle réduite, en système continu pendant une longue période, la combinaison extraction par solvant-électrodéposition du cuivre.

Les retours répétés du milieu organique dans le circuit aboutissent à une décomposition du LIX-65N à tel point que sa capacité d'extraire est fortement réduite. Aussi après sept cents contacts avec le milieu organique, les separations des phases à l'extraction et au dégarnissage sont rendues très difficiles. De plus, il est impossible d'obtenir une mousse à la surface de l' électrolyte même en employant des quantités exagérées de Dowfax 2AO. Il faut conclure que ce dernier ne doit pas être employé dans un circuit d'extraction du cuivre par le LIX-65N.

Les mêmes phenomenes de décomposition sont constatés avec deux autres acides organiques: l'acide dinonyle-naphtholène sulfonique et l'acide di(2-ethylhexyl) phosphorique.     

Molybdenum steels for pipelines

Abstract

Stringent property requirements are specified for steels to be used for oil and gas pipelines, especially for application in extremely cold climates. The effect of controlled plate mill processing (including water spray cooling between hot rolling passes), and of simulated strip mill processing on the mechanical properties and microstructure of pipe skelp of varying thickness has been studied in a family of Mn-Mo-Cb steels developed to meet these specifications. By virtue of chemistry and process control, desired minimum levels of yield strength in the range of 60 to 90 ksi (415 to 620 N/mm²) have been achieved, with excellent corresponding toughness values, in strip and plate gauges up to 0.75 in (19 mm). The microstructure of these steels varies, according to chemistry, from ferrite plus pearlite to acicular ferrite.

Résumé

Des propriétés mécaniques particulièrement strictes son t exigées des aciers pour pipe-lines (gaz ou pétrole) situés spécialement dans des régions très froides. Pour une série d'aciers au Mn-Mo-Cb développés pour de telles applications, les auteurs ont étudié la variation des propriétés mécaniques et de la microstructure de tôles a tube d' épaisseur variable en fonction de la procédure de laminage contrôlé des tôles fortes (incluant un refroidissement par aspersion d'eau entre les passes) ou d'une procédure simulée de laminage des feuillards. Du fait de la composition chimique et du contrôlé du laminage, des limites d' élasticité de l'ordre de 60 à 90 ksi (415 à 620 N/mm²) ont été atteintes et sont associées a d'excellen tes valeurs de la résilience des feuillards et des tôles jusqu'à 0.75 in. (19 mm) d' épaisseur. Selon la composition, la microstructure de ces aciers varie de ferritico-perlitique à une ferrite aciculaire.     

The Kinetics of Slag-Metal Reactions

Abstract

The experimental techniques which are available for the study of the kinetics of slag-metal reactions are considered. The possible rate controlling mechanisms are briefly reviewed. An analysis is made of the various studies of slag-metal reaction kinetics and attempts are made to correlate the results of different investigations. Of particular interest in this context are the studies of silica reduction by carbon in iron and sulphur transfer studies between slag and metal. Studies of manganese, phosphorus and chromium transfer in ferrous systems are briefly reviewed as well as the reduction of ferrous oxide from slags.

Résumé

Dans cet article, les méthodes expérimentales disponibles pour l'etude de la cinétique des réactions métal-scorie sont exposées. Les mécanismes possibles pouvant contrôler les taux de réaction sont briévement revus. Une analyse des diverses études sur la cinétique des réactions métal-scorie est faite. De plus, des corrélations entre les résultats des différentes études ont tente d'etre obtenues. Un intérét dans ce domaine est l'etude de la réduction de la silice par le carbone present dans le fer, ainsi que les études du transfert du soufre entre le métal et la scorie. Les études sur le transfert du manganése, du phosphore et du chrome en présence de fer sont briévement revus ainsi que la réduction de l'oxyde de fer contenu dans la scorie.     

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.     

High impact strength steels for pipes used at low temperatures

Abstract

Silver-zinc alloys of several morphologies are found in silver crusts originating from industrial and laboratory lead-desilverizing processes. Electron microprobe analyses indicate specific compositional ranges for these morphologies. The silver content of the alloys varied from 11 to 36 wt.%; Ag/Zn ratios generally were in the range 0.15–0.55. Copper generally replaces silver in the recovery process, and its presence therefore reduces the yield of silver. Application of an inverted temperature gradient to a desilverizing kettle was found to be ineffectivefor batch processes. High-temperature centrifugation of highly oxidized crusts resulted in improved metal separation.

Résumé

Les alliages d'argent-zinc de plusieurs morphologies sont trouvés dans les croûtes d'argent provenant des procédés de désargentation du plomb, en industries et laboratoire. Des microanalyses a sonde électronique indiquent des zones constituantes spécifiques pour ces morphologies. Le contenu spécific des alliages varient de 11–36 %; lestaux Ag–Zn étaient généralement dans la zone de 0.15–0.55. Le cuivre remplace généralement l'argent lors du procédé de récupération, et sa présence réduit alors la tension de l'argent. L'application d'une température intervertie gradiente à une poche de désargentation s'est avérée vaine pour les procédés à charges. La centrifugation à haute température de croûtes très oxidées, a abouti à une séparathion améliorée du métal.     

Mathematical Model of Bubble Formation at the Tuyeres of a Copper Converter

Abstract

Based on earlier observations that gas discharges from the tuyeres of a non-ferrous converter as discrete bubbles, a mathematical model has been developed to describe the dynamics of bubble formation in copper converting. The bubbles have been assumed to be spherical in shape and to grow at the tuyere tip under conditions of constant flow. The model incorporates the effects of heat transfer to the bubble, chemical reaction between the bubble and the bath and co flowing bath circulation. The model has been used to predict the concentrations of O₂ and SO₂, temperature, volume and rise velocity for the bubble as a function of time, while imposition of a detachment condition has permitted the prediction of the bubble frequency. Thus it has been shown that the oxidation reactions have little effect on the bubble formation while convective heat transfer and bath circulation have a large influence. Bath velocity acts to increase the bubble frequency while heat transfer has the opposite effect. Depending on the value of the heat-transfer coefficient employed, the model predicts the velocity of bath circulation in the vicinity of the tuyere to be between 120 and 260 cm/s. For a given bath velocity, the bubble frequency decreases with increasing air input rate. The implications of these predictions for copper converting are discussed, and it is suggested that present converter operation may be “bubble-volume“ limited.

Résumé

En se fondant sur les observations anterieures que le gaz qui s' échappe des tuyères d'un convertisseur de métaux non-ferreux est sous forme de bulles séparées, nous avons développé un modèle mathématique pour décrire la dynamique de formation des bulles dans le convertissage du cuivre. Nous avons supposé que les bulles ont une forme sphérique et qu'elles croissent à l'extrémité de la tuyère dans des conditions d' écoulement constant. Le modèle incorpore les effets du transfert de chaleur à la bulle, de la réaction chimique entre la bulle et le bain, et la circulation du bain. Le modèle a été utilisé pour prédire les concentrations de O₂ et SO₂, la température, le volume et la vitesse de montee des bulles en fonction du temps, alors que l'introduction d'une condition de séparation a permis de prédire la fréquence des bulles. Ainsi nous avons montré que les réactions d'oxydation ont peu d'effet sur la formation des bulles alors que le transfert de chaleur par convection et la circulation du bain ont une grande influence. La vitesse du bain accroît la fréquence des bulles alors que le transfert de chaleur a l'effet opposé. Dépendant de la valeur du coefficient de transfert de chaleur employé le modèle predit que la vitesse de circulation du bain dans le voisinage de la tuyère est comprise entre 120 et 260 cm/s. Pour une vitesse donnée du bain, la fréquence des bulles décroît lorsque l'on augmente le taux d'arrivée d'air. Les implications de ces predictions pour le convertissage du cuivre sont discutées et nous suggérons que l'opération actuelle des convertisseurs pourrait être limitée par le volume des bulles.     

Use of Catalytic Anodes For Zinc Electrowinning At High Current Densities From Purified Electrolytes

Abstract

Substantial energy savings are possible in zinc electrowinning by substituting catalytic oxygen evolution anodes for conventional lead-silver anodes. However, it is well known that the harmful effects of impurities usually present in zinc electrolyte solutions limit the service life of catalytic anodes, though their purification by solvent extraction could obviate such problems. Laboratory scale zinc deposition experiments with synthetic electrolytes have been performed to determine the effects of current density, temperature and electrolyte composition on cell voltages and current efficiencies. These data sets were used in an assessment of the optimum design parameters of the tank house. Zinc electrowinning at high current densities (higher than 2000 A/m²) using catalytic anodes and purified solutions (by solvent extraction) is proposed as an alternative to the conventional process, which is based on lead-silver anodes working at relatively low current densities (ca. 500 A/m²). Finally, a system for continuous deposition and stripping of the metal is discussed.

Des économies d'énergie importantes sont possibles pour l'extraction électrolytique du zinc en substituant des anodes catalytiques à évolution d'oxygène à des anodes conventionnelles de plombargent. Cependant, il est bien connu que les effets nocifs des impuretés habituellement présentes dans les solutions d'électrolyte de zinc limitent la vie des anodes catalytiques, bien que leur purification par extraction au solvant pourrait prévenir de tels problèmes. On a conduit des expériences de dépôt de zinc à l'échelle du laboratoire avec des électrolytes synthétiques afin de déterminer l'effet de la densité de courant, de la température et de la composition de l'électrolyte sur l'efficacité des voltages et du courant de la cellule. On a utilisé ces ensembles de données dans une évaluation des paramètres optimums pour la conception de la cellule d'extraction. On propose l'extraction électrolytique du zinc à hautes densités de courant (plus élevée que 2000 A/m²) en utilisant des anodes catalytiques et des solutions purifiées (par exemple, par extraction au solvant), comme remplacement du procédé conventionnel, qui est basé sur des anodes de plomb-argent opérant à des densités de courant relativement faibles (environ 500 A/m²). Finalement, on discute d'un système pour dépôt et enlèvement du métal en continu.     

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.