CH284402A - Process for the preparation of finely divided iron. - Google Patents

Process for the preparation of finely divided iron.

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CH284402A
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Hekking Francis
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Hekking Francis
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    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/16Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
    • B22F9/18Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
    • B22F9/20Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from solid metal compounds

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Description

  

      Procédé    de préparation de fer finement divisé.    La présente invention concerne un procédé  de préparation de fer finement divisé, des  tiné à être employé notamment dans la mé  tallurgie des poudres.  



  L'importance croissante de la métallurgie  des poudres a donné lieu à une demande       importante    et     croissante    de fer finement di  visé à l'état pur et de     qualités,        dimensions     et poids spécifique apparent propres à     cet:          usage.    Ce fer peut être produit par pulvéri  sation directe de déchets de fer, tels que des  tournures, ou encore par     pulvérisation    méca  nique de résidus de fer oxydés, tels que les  pailles de laminoirs, et réduction ultérieure  de l'oxyde.

   Ces deux procédés présentent  l'inconvénient que le produit final contient  toutes les impuretés,     telles    que métaux alliés,  phosphore, soufre et carbone, qui se trouvaient.  dans la matière première, et, en outre, d'au  tres impuretés, notamment de la silice, qui  sont.     absorbées    a11 cours des traitements ulté  rieurs, impuretés dont les proportions sont  souvent inconnues. Ces procédés ont aussi  l'inconvénient que la pulvérisation directe du  métal, par des moyens     mécaniques,    absorbe de  l'énergie et est, par suite, coûteuse.  



  La matière première donnant le fer fine  ment     divisé    le meilleur est le carbonyle de  fer. Le fer ainsi obtenu est très pur et a un  poids spécifique apparent élevé, mais il est  aussi très coûteux.  



  Actuellement, la moins coûteuse des ma  tières propres à l'emploi dans la métallurgie    des poudres est le fer spongieux. Toutefois,  cette matière, telle qu'on la trouve dans le  commerce, contient des impuretés et notam  ment de la silice.  



  La présente invention a pour objet un  procédé de préparation de fer finement di  visé, destiné à être employé notamment en  métallurgie des poudres, caractérisé en ce  qu'on prépare une masse de     chlorure    ferreux  anhydre fondu, on maintient cette masse à  une température supérieure à son point de  fusion, tout en la soumettant à. une oxyda  tion, pour former par cristallisation un oxyde  de fer magnétique que l'on réduit ensuite à  l'état de fer.  



  Ce procédé permet, en particulier, la pro  duction     à,    partir de déchets de fer, tournures,  pailles de laminoirs et     analogues,    d'un fer  finement divisé, propre à l'emploi en métal  lurgie des poudres et pratiquement exempt  des impuretés contenues dans la matière pre  mière.  



  Dans un mode d'exécution, on traite du  fer impur par le chlore pour préparer une  solution de chlorure ferreux, on sépare de  cette solution les impuretés que l'on désire  enlever, on évapore la solution jusqu'à siccité,  on déshydrate le chlorure ferreux sec par  chauffage à l'air libre jusqu'à une tempéra  ture supérieure à son point de fusion, et l'on  transforme, par oxydation directe, le chlorure  ferreux anhydre, obtenu à     l'état    fondu, en  oxyde magnétique. Cet oxyde magnétique est      ensuite traité par réduction chimique pour  donner directement du fer pur sous forme  finement divisée et de nature propre à l'em  ploi en métallurgie des poudres. Le produit.

    obtenu par ce procédé est comparable, pour  sa qualité et sa pureté, au fer obtenu par le  procédé au carbonyle de fer, mais il est. beau  coup moins coûteux à produire. Le produit  est exempt des impuretés ordinaires telles que  le soufre, le phosphore, le carbone et le sili  cium que l'on trouve     communément    clans le  produit obtenu en partant des tournures de  fer ou des pailles de laminoirs. Il est même,  en principe, exempt de manganèse. On a  trouvé que le fer obtenu contient seulement  0.02% de manganèse, tandis que l'oxyde fer  rique provenant de ces mêmes matières pre  mière contenait 0,1 à 0,3      /o    de manganèse.

    Le procédé se prête     lui-même    à une marche  économique, vu que le chlore qui est dégagé  par l'oxydation du chlorure de fer peut être  remis en circulation et réemployé pour traiter  de la matière première nouvelle.  



  Le procédé peut être mis en     oeuvre    en fai  sant passer soit du chlore, soit. du     HCl    dans  une tour remplie de déchets de fer impurs,  sous forme de tournures par exemple, qui  sont mouillées à l'eau. Le fer étant en excès,  le seul chlorure obtenu est le chlorure ferreux  qui se dissout. dans l'eau contenue dans la.  tour. La proportion d'eau en présence peut.  être choisie de     manière    à obtenir une solution  concentrée.  



  La solution de     chlorure    ferreux soutirée de  la. tour peut. ensuite être traitée pour en sépa  rer les     impuretés    solides ou qui peuvent être  précipitées séparément. Les impuretés solides  peuvent être séparées commodément par fil  tration ou par un     traitement        eeritrifuge    ou  par d'autres     moyens    appropriés.  



  La solution de chlorure ferreux purifiée  peut. ensuite être évaporée jusqu'à     sieeité.     Cette opération peut être effectuée dans clés  cuves ouvertes ou bien dans des évaporateurs  sous vide.  



  Le chlorure ferreux sec est. ensuite chauffé  à une température supérieure à son point de  fusion. Dans ces conditions, -une petite partie         seulement    du     chlorure    ferreux est     ox@-dée    à  l'état d'oxyde ferrique.  



  Le chlorure ferreux fondu peut être oxydé  directement à l'état de magnétite,     Fe-30-1,    tout  en restant à l'état. anhydre fondu. Cette opé  ration peut être effectuée     commodément    en  chauffant le chlorure ferreux liquide dans des  bassins ouverts placés dans un four à moufle  avec libre accès de l'air. On pense     qu'en    pré  sence de l'air le chlorure ferreux     aiilivdi-e     liquide, qui se trouve à la surface du bain, est  oxydé en magnétite et. que la magnétite se  dissout immédiatement dans le bain liquide.

    Dès que le liquide est saturé en magnétite,  cette dernière cristallise, se sépare du liquide  et. précipite au fond du bassin, en maintenant  ainsi à la. surface un     chlorure    ferreux liquide       saturé    en magnétite, susceptible d'oxydation.  Que cette théorie soit correcte ou non, on a  observé que la magnétite cristalline solide se  rassemble au fond du bassin dans les condi  tions décrites.  



  On a observé que, pendant le     temps    où le       chlorure        ferreux    est porté à son point de  fusion, il y a     une    légère tendance à. oxyda  tion du chlorure ferreux en oxyde ferrique.

    L'oxyde ferrique ainsi formé représente seule  ment une très     petite    partie de     l'oxyde    de fer  total produit et la quantité     d'oxyde    ferrique  formée dépend principalement de la vitesse  'a laquelle le chlorure     ferreux    contenant de  l'eau est amené à. son point de fusion.     L'oxyde     ferrique est     beaucoup    plus léger que la     magné-          tite    et, en raison clé cette forte différence clé  densités, il     peut    être     facilement        séparé    de la  magnétite, plus lourde, par lavage et par gravité.

    L'oxyde ferrique est non     magnétique,    tandis  que la magnétite est fortement magnétique et  cette différence clé propriétés peut aussi être  utilisée pour séparer la     magn(tite    par un  traitement.     magnétique.    La     magnétite    cristal  line est     facilement    réduite à- l'état de fer fine  ment.     divisé    par l'une     quelconque    des     méthodes     bien connues. Le procédé se prête à la marche  discontinue, à la marche continue ou à une  combinaison des deux.  



  On peut évidemment     employer    du chlorure  ferreux provenant     d'autres    origines, soit à      l'état anhydre, soit sous la forme d'une solu  tion aqueuse.  



  Par exemple, le procédé est également.  applicable     conjointement    avec le     traitement     à sec ou humide par le chlore de diverses ma  tières contenant du fer, y compris naturelle  ment des minerais, de même que des     concen-          trats    et résidus provenant de la récupération  de divers autres métaux tels que le cuivre, le  zinc et le nickel. On connaît des procédés  dans lesquels du chlorure ferreux est obtenu  comme produit du     traitement    par le chlore  de pyrites et autres sulfures ferreux, avec dé  placement et récupération simultanés du  soufre sous forme d'élément.

   Les résidus conte  nant de l'oxyde de fer, qui proviennent du  grillage de     sulfuration    de pyrites de fer et  de     divers    minerais sulfureux mélangés, ont  aussi été traités pour obtenir du chlorure fer  reux soit sous forme anhydre, soit sous forme  d'une solution aqueuse. Le procédé de prépa  ration de fer décrit se prête lui-même parti  culièrement à une mise en     aeuvre    conjointe  ment avec l'un de ces procédés connus de  traitement par le chlore.  



  On a trouvé que la déshydratation et  l'oxydation du chlorure ferreux peuvent être       effectuées    commodément dans des cuves en  fer peu     profondes,    d'environ 0 m 90 sur 1 in 50  et profondes de 0 iii 15. Le fer de la cuve n'est  oxydé     qu'à,    la sui-face du liquide où il est.  exposé à l'action clé l'air.

   Si les     bassins    sont  en tôle de fer d'une épaisseur d'environ  <B>0,8</B> mm, ils sont suffisamment solides pour les       besoins    et peuvent être mis au rebut, après  avoir été utilisés pour une ou     deux    opéra  tions, sans pour cela accroître excessivement  les frais de     production.    Les opérations ulté  rieures de la fusion du chlorure     ferreux     anhydre et de sa transformation en magnétite  par oxydation     peuvent    alors être effectuées  sans sortir la matière     dqs    bassins dans les  quels la solution aqueuse clé chlorure ferreux  a été évaporée.

       Les    opérations d'évaporation  de l'eau en excès, de déshydratation, de fu  sion et d'oxydation du chlorure ferreux  fondu pour en faire de la magnétite peuvent  être     effectuées    dans le même four. Quand le    procédé est appliqué de cette manière, il se  dégage d'abord de la vapeur d'eau contenant  un peu d'acide chlorhydrique et ensuite du  chlore gazeux. L'oxydation ultérieure du  chlorure fondu s'effectue dans le même four  à la température convenable. Dans un pro  cessus continu, les bassins peuvent être dé  placés d'une zone à l'autre d'un four dans le  quel les diverses zones sont maintenues à. des  températures appropriées aux divers stades.  



  La fusion et l'oxydation du chlorure fer  reux peuvent aussi s'effectuer dans des fours  rotatifs qui comportent des revêtements céra  miques appropriés afin d'en pouvoir retirer  la magnétite après son refroidissement. Deux  fours peuvent fonctionner alternativement  pour avoir une zone oxydante et une zone  réductrice. L'un de ces fours est chargé avec  le     chlorure    ferreux sec qui y est ensuite fondu  et soumis à l'oxydation par     un    courant d'air.

    Le processus est organisé de manière qu'au  même moment l'autre four renferme une  charge de magnétite en cours de réduction  dans une atmosphère d'hydrogène ou d'un  autre gaz réducteur équivalent, ou par mé  lange avec une substance réductrice solide  La solution aqueuse de chlorure     ferreux     soutirée de la tour où la matière première a  été traitée par le chlore peut être immé  diatement soumise à un nouveau traitement.  par lequel elle est mise en contact avec du  fer, en vue d'obtenir la transformation com  plète à l'état de chlorure ferreux du chlorure  ferrique éventuellement existant..  



  Il semble que l'on ait. admis, jusqu'à, pré  sent, que l'oxydation du chlorure ferreux à.  hautes températures a pour résultat la for  mation d'oxyde ferrique. On a cependant, ob  servé que le chlorure ferreux étant à l'état  anhydre liquide, et quand l'oxydation s'effec  tue dans des conditions où l'oxyde de fer  formé peut plonger dans le chlorure ferreux  liquide et y cristalliser, il se forme un oxyde  de fer magnétique fortement cristallin de  densité apparente élevée. On n'a pas éclairci  la question de savoir si ce résultat doit être  ou non attribué entièrement au passage immé  diat de l'oxyde de fer en     dessous    de la sur-      face du chlorure ferreux liquide où il peut  cristalliser et se déposer au fond du récipient,  étant ainsi protégé contre une nouvelle expo  sition à l'atmosphère oxydante.

   En tout cas,  on a trouvé qu'il est essentiel dans la conduite  du procédé de l'objet du présent brevet que  le chlorure ferreux soit maintenu à l'état.  fondu pendant. l'oxydation.  



  Bien que la température doive être maintenue  suffisamment haute pendant l'oxydation, pour  conserver le chlorure ferreux à l'état fondu, on  a observé qu'il n'y a pas avantage, du point  de vue de la production, au cours du procédé,  d'oxyde de fer magnétique, à maintenir la tem  pérature plus haut qu'il n'est. nécessaire pour  maintenir l'état de fusion du chlorure ferreux.  Pour autant qu'on ait pu s'en assurer, le pro  duit obtenu à. des températures supérieures  ne diffère en aucune manière importante de  l'oxyde de fer magnétique obtenu, au cours  du procédé de préparation de fer, à des tem  pératures juste au-dessus du point de fusion  du chlorure ferreux.

   De même, la réaction ne  paraît pas s'effectuer à une allure plus rapide  aux températures supérieures, comme le  montre le tableau qui suit:  
EMI0004.0001     
  
    Essais <SEP> Température <SEP> Durée <SEP> Densité
<tb>  apparente
<tb>  Fe <SEP> 21A <SEP> 1100  <SEP> C <SEP> 115 <SEP> min. <SEP> 2,61
<tb>  B <SEP> 1100  <SEP> C <SEP> 120 <SEP> min. <SEP> 2,68
<tb>  C <SEP> <B>1</B>050  <SEP> C <SEP> 110 <SEP> min. <SEP> 2,84
<tb>  D <SEP> 990  <SEP> C <SEP> 115 <SEP> min. <SEP> 2,57
<tb>  E <SEP> 980  <SEP> C <SEP> 115 <SEP> min. <SEP> 2,77
<tb>  F <SEP> 910  <SEP> C <SEP> 140 <SEP> min. <SEP> 2,68
<tb>  FP <SEP> <B>8</B>A <SEP> 715- <SEP> 800  <SEP> C <SEP> 130 <SEP> min. <SEP> <B>2</B>,51
<tb>  B <SEP> 710- <SEP> 7401, <SEP> C <SEP> 60 <SEP> min. <SEP> 2,70
<tb>  FP <SEP> 9 <SEP> 715- <SEP> 760  <SEP> C <SEP> 90 <SEP> min.

   <SEP> non
<tb>  mesurée
<tb>  FP <SEP> 10 <SEP> 690- <SEP> 750<B>1,</B> <SEP> C <SEP> 125 <SEP> min. <SEP> 2,63       L'oxyde de fer obtenu au cours du pré  sent procédé a une densité apparente de 2,5  ou plus, et est fortement magnétique.  



  En réalité, il y a inconvénient à faire  usage de températures plus élevées qu'il est  nécessaire pour garder le chlorure ferreux en       fusion.    A côté du fait que des températures  supérieures représentent une consommation    plus grande de     combtastible    et des frais accrus,  sans aucun avantage compensateur apparent,  la     pression    de vapeur du chlorure ferreux  s'élève rapidement avec la température,     au-          dessus    du point de fusion. A 699  C (20  au  dessus du point de fusion), la pression de va  peur est de 12 mm de Hg,     mais    à 729  C elle  s'élève à 30 mm Hg.

   Le .chlorure ferreux en  phase vapeur existant dans la zone de réac  tion est oxydé, donnant du chlorure ferrique.  



  D'une manière générale, dans l'opération  d'oxydation, on tiendra la température aussi  basse que possible, tout en maintenant     tou-          iours    le chlorure ferreux à l'état fondu. Des  températures juste supérieures à 680  C don  nent satisfaction.  



  A des températures inférieures au point  de fusion du chlorure ferreux, la nature de  l'oxyde de fer produit est nettement différente  de celle que l'on obtient dans la zone de tem  pératures employée par le     présent    procédé.  En chauffant une masse de chlorure ferreux  sec à 505  C pendant 80 minutes, on a ob  tenu un produit dont, la densité apparente  était de 1,01, soit. inférieure à la moitié de la  densité apparente de la magnétite produite an  cours du présent procédé. Ce produit. était  non magnétique. A la température de 660  C,  avec une durée de 80 minutes, le produit pré  sentait une densité apparente de 1,03 et., de  même, était non magnétique.

   Ces résultats  montrent aussi qu'on n'obtient pas d'accroisse  ment de densité par un accroissement de  température en     dessous    du point de fusion du  chlorure ferreux anhydre.  



  L'oxydation du chlorure ferreux fondu est  accompagnée de la libération du chlore. Le  chlore libéré dans ce stade peut être, avec  avantage, récupéré et remis en circulation  dans la zone où la matière première est sou  mise au traitement par le chlore. Les faible  quantités d'acide chlorhydrique, qui prennent  naissance pendant le stade suivant où     s'effee-          lue    l'évaporation du     chlorure    ferreux humide,  peuvent aussi être remises en circulation     dans     la zone de     ehloruration.    Si l'on désire con  duire le     processus    de manière à.

   obtenir le  chlore sec comme un sous-produit désirable, il      est préférable de faire du séchage de la solu  tion aqueuse de chlorure ferreux une opéra  tion séparée aux températures     voisines    ou     au-          dessus    de 120  C. Les pertes de chlore qui  peuvent intervenir quand Je     processus    est  conduit en cycle fermé peuvent le mieux être       compensées    par addition d'acide chlorhydri  que dans la tour quand on pratique le traite  ment humide par le chlore.

   Comme il est né  cessaire que les déchets de fer soient mainte  nus humides     pendant    ce stade, la concentration  et la quantité (le l'acide chlorhydrique produit  peuvent être réglée en faisant arriver juste les  quantités d'eau et de chlore     nécessaires    pour  maintenir la continuité du processus.     Quand     on pratique un processus de     chloruration    à sec  en circuit fermé, les pertes de chlore peuvent  avantageusement être comblées en ajoutant     du     chlore gazeux sec à un stade convenable du  cycle.    Les vapeurs de chlorure ferreux qui se  dégagent. du chlorure ferreux fondu pendant.  l'opération sont oxydées pour donner  < le  l'oxyde ferrique rouge.

   Cet oxyde peut     êtr    e  recueilli séparément en disposant une chambre  collectrice appropriée dans le conduit     @d'éva-          cuation    de la zone oxydante. Comme on l'a  indiqué précédemment, le pourcentage d'oxyde  rouge produit peut rester faible par un ré  glage soigneux de la température dans la zone       oxydante.     



  La concentration du chlorure ferreux  liquide soutiré de la tour de     chloruration    et  la déshydratation du chlorure ferreux sec  peuvent s'effectuer dans des fours ouverts en  présence de l'air. Il se forme seulement de très  faibles quantités d'oxyde ferrique pendant.  cette opération. On a aussi fait des analyses  de chlorure ferrique à différents moments et  températures pendant l'opération de concen  tration et de déshydratation, et l'on a trouvé  qu'à ce stade il se forme seulement un très  faible pourcentage de chlorure ferrique. Il  ressort de ces analyses que ce petit pourcen  tage de chlorure ferrique disparaît en grande  partie pendant le chauffage, puisqu'on n'a pas  pu trouver de chlorure ferrique dans le chlo-         rure    ferreux fondu, même en quantités négli  geables.



      Process for the preparation of finely divided iron. The present invention relates to a process for preparing finely divided iron, products to be used in particular in powder metallurgy.



  The growing importance of powder metallurgy has given rise to a large and growing demand for finely di-targeted iron in its pure state and of qualities, dimensions and apparent specific weight suitable for this use. This iron can be produced by direct spraying of iron waste, such as turnings, or by mechanical spraying of oxidized iron residues, such as rolling mill straws, and subsequent reduction of the oxide.

   Both of these processes have the disadvantage that the final product contains all the impurities, such as alloy metals, phosphorus, sulfur and carbon, which were present. in the raw material, and, in addition, other very impurities, in particular silica, which are. absorbed during subsequent treatments, impurities whose proportions are often unknown. These methods also have the disadvantage that the direct spraying of the metal, by mechanical means, absorbs energy and is therefore expensive.



  The raw material which yields finely divided iron the best is carbonyl iron. The iron thus obtained is very pure and has a high apparent specific weight, but it is also very expensive.



  Currently, the least expensive of the materials suitable for use in powder metallurgy is sponge iron. However, this material, as found in commerce, contains impurities and in particular silica.



  The present invention relates to a process for preparing finely di-targeted iron, intended to be used in particular in powder metallurgy, characterized in that a mass of molten anhydrous ferrous chloride is prepared, this mass is maintained at a temperature above its melting point, while subjecting it to. oxidation, to form by crystallization a magnetic iron oxide which is then reduced to the state of iron.



  This process allows, in particular, the production from scrap iron, turnings, mill straws and the like, of a finely divided iron, suitable for use as a powdered metal and practically free of the impurities contained in it. raw materials.



  In one embodiment, the impure iron is treated with chlorine to prepare a solution of ferrous chloride, the impurities which are to be removed are separated from this solution, the solution is evaporated to dryness, the chloride is dehydrated. Dry ferrous material by heating in the open air to a temperature above its melting point, and the anhydrous ferrous chloride obtained in the molten state is converted by direct oxidation into magnetic oxide. This magnetic oxide is then treated by chemical reduction to directly give pure iron in finely divided form and of a nature suitable for use in powder metallurgy. The product.

    obtained by this process is comparable in quality and purity to the iron obtained by the carbonyl iron process, but it is. much less expensive to produce. The product is free of ordinary impurities such as sulfur, phosphorus, carbon and silicon which are commonly found in the product obtained from turning iron or rolling mill straws. It is even, in principle, free of manganese. It was found that the resulting iron contained only 0.02% manganese, while the iron oxide from these same raw materials contained 0.1 to 0.3% manganese.

    The process itself lends itself to economical operation, since the chlorine which is given off by the oxidation of the iron chloride can be recirculated and reused to treat new raw material.



  The process can be carried out by passing either chlorine or. HCl in a tower filled with impure iron waste, in the form of turnings for example, which are wet with water. The iron being in excess, the only chloride obtained is ferrous chloride which dissolves. in the water contained in the. tower. The proportion of water present can. be chosen so as to obtain a concentrated solution.



  The ferrous chloride solution withdrawn from the. turn can. then be treated to separate impurities which are solid or which can be precipitated separately. Solid impurities can be conveniently separated by filtration or by an eritrifuge treatment or by other suitable means.



  The purified ferrous chloride solution can. then be evaporated to seat. This operation can be carried out in open tanks or in vacuum evaporators.



  Dry ferrous chloride is. then heated to a temperature above its melting point. Under these conditions, only a small part of the ferrous chloride is oxidized to the state of ferric oxide.



  Molten ferrous chloride can be oxidized directly to the state of magnetite, Fe-30-1, while remaining as such. molten anhydrous. This operation can be carried out conveniently by heating the liquid ferrous chloride in open basins placed in a muffle furnace with free access of air. It is believed that in the presence of air, the liquid aluminum ferrous chloride, which is on the surface of the bath, is oxidized to magnetite and. that the magnetite dissolves immediately in the liquid bath.

    As soon as the liquid is saturated with magnetite, the latter crystallizes, separates from the liquid and. rushes to the bottom of the basin, thus maintaining at the. surface a liquid ferrous chloride saturated with magnetite, susceptible to oxidation. Whether this theory is correct or not, it has been observed that solid crystalline magnetite collects at the bottom of the basin under the conditions described.



  It has been observed that during the time when ferrous chloride is brought to its melting point, there is a slight tendency to. oxidation of ferrous chloride to ferric oxide.

    The ferric oxide thus formed represents only a very small part of the total iron oxide produced and the amount of ferric oxide formed depends mainly on the rate at which the ferrous chloride containing water is fed to. its melting point. Ferric oxide is much lighter than magnetite and, due to this large difference in densities, it can be easily separated from the heavier magnetite by washing and gravity.

    Ferric oxide is non-magnetic, while magnetite is strongly magnetic and this difference in properties can also be used to separate magnetite by magnetic treatment. Crystal-line magnetite is easily reduced to the state of iron. finely divided by any of the well known methods The method lends itself to batch operation, continuous operation or a combination of both.



  Ferrous chloride from other origins can obviously be used, either in the anhydrous state or in the form of an aqueous solution.



  For example, the method is also. applicable in conjunction with the dry or wet treatment with chlorine of various iron-containing materials, including naturally occurring ores, as well as concentrates and residues from the recovery of various other metals such as copper, zinc and nickel. Processes are known in which ferrous chloride is obtained as a product of the chlorine treatment of pyrites and other ferrous sulphides, with simultaneous displacement and recovery of the sulfur as an element.

   The iron oxide residues, which come from the sulphurization roasting of iron pyrites and various mixed sulphurous ores, were also treated to obtain iron chloride either in anhydrous form or in the form of a solution. watery. The process for preparing iron described is itself particularly suitable for use in conjunction with one of these known processes for treatment with chlorine.



  It has been found that the dehydration and oxidation of ferrous chloride can be carried out conveniently in shallow iron vats, about 0 m 90 by 1 in 50 and 0 iii 15 deep. The iron in the kettle is not oxidized only to the sui-face of the liquid where it is. exposed to key action air.

   If the basins are of sheet iron with a thickness of about <B> 0.8 </B> mm, they are strong enough for the needs and can be discarded, after having been used for one or two opera. tions without excessively increasing production costs. The subsequent operations of the melting of the anhydrous ferrous chloride and its transformation into magnetite by oxidation can then be carried out without leaving the material out of the basins in which the key aqueous ferrous chloride solution has been evaporated.

       The operations of evaporating the excess water, dehydrating, melting and oxidizing the molten ferrous chloride to make magnetite can be carried out in the same furnace. When the process is applied in this way, firstly water vapor is given off containing a little hydrochloric acid and then chlorine gas. The subsequent oxidation of the molten chloride takes place in the same furnace at the appropriate temperature. In a continuous process, the basins can be moved from one zone to another of an oven in which the various zones are kept. temperatures appropriate to the various stages.



  The melting and oxidation of iron chloride can also be carried out in rotary kilns which have suitable ceramic coatings in order to be able to remove the magnetite therefrom after cooling. Two ovens can operate alternately to have an oxidizing zone and a reducing zone. One of these furnaces is charged with the dry ferrous chloride which is then melted therein and subjected to oxidation by a current of air.

    The process is organized so that at the same time the other furnace contains a charge of magnetite being reduced in an atmosphere of hydrogen or other equivalent reducing gas, or by mixing with a solid reducing substance. The aqueous ferrous chloride withdrawn from the tower where the raw material has been treated with chlorine can immediately be subjected to further treatment. by which it is brought into contact with iron, with a view to obtaining the complete transformation to the state of ferrous chloride of any ferric chloride which may exist.



  It seems that one has. admitted, until, present, that the oxidation of ferrous chloride. high temperatures result in the formation of ferric oxide. It has, however, been observed that the ferrous chloride being in the liquid anhydrous state, and when the oxidation takes place under conditions where the iron oxide formed can immerse in the liquid ferrous chloride and crystallize therein, it becomes forms a highly crystalline magnetic iron oxide of high bulk density. Whether or not this result should be entirely attributed to the immediate passage of iron oxide below the surface of liquid ferrous chloride where it can crystallize and settle to the bottom of the liquid has not been clarified. container, thus being protected against further exposure to the oxidizing atmosphere.

   In any event, it has been found to be essential in carrying out the process of the subject matter of this patent that the ferrous chloride be maintained as it is. fade during. oxidation.



  Although the temperature should be kept high enough during the oxidation, to keep the ferrous chloride in the molten state, it has been observed that there is no advantage, from a production point of view, during the process. , magnetic iron oxide, to keep the temperature higher than it is. necessary to maintain the molten state of ferrous chloride. As far as we can ascertain, the product obtained at. higher temperatures do not differ in any significant way from the magnetic iron oxide obtained during the iron preparation process at temperatures just above the melting point of ferrous chloride.

   Likewise, the reaction does not appear to proceed at a faster rate at higher temperatures, as shown in the following table:
EMI0004.0001
  
    Tests <SEP> Temperature <SEP> Duration <SEP> Density
apparent <tb>
<tb> Fe <SEP> 21A <SEP> 1100 <SEP> C <SEP> 115 <SEP> min. <SEP> 2.61
<tb> B <SEP> 1100 <SEP> C <SEP> 120 <SEP> min. <SEP> 2.68
<tb> C <SEP> <B> 1 </B> 050 <SEP> C <SEP> 110 <SEP> min. <SEP> 2.84
<tb> D <SEP> 990 <SEP> C <SEP> 115 <SEP> min. <SEP> 2.57
<tb> E <SEP> 980 <SEP> C <SEP> 115 <SEP> min. <SEP> 2.77
<tb> F <SEP> 910 <SEP> C <SEP> 140 <SEP> min. <SEP> 2.68
<tb> FP <SEP> <B> 8 </B> A <SEP> 715- <SEP> 800 <SEP> C <SEP> 130 <SEP> min. <SEP> <B> 2 </B>, 51
<tb> B <SEP> 710- <SEP> 7401, <SEP> C <SEP> 60 <SEP> min. <SEP> 2.70
<tb> FP <SEP> 9 <SEP> 715- <SEP> 760 <SEP> C <SEP> 90 <SEP> min.

   <SEP> no
<tb> measured
<tb> FP <SEP> 10 <SEP> 690- <SEP> 750 <B> 1, </B> <SEP> C <SEP> 125 <SEP> min. <SEP> 2.63 The iron oxide obtained in the present process has a bulk density of 2.5 or more, and is strongly magnetic.



  In fact, there is a downside to using higher temperatures than is necessary to keep the ferrous chloride molten. Besides the fact that higher temperatures represent greater fuel consumption and increased expense, without any apparent compensatory advantage, the vapor pressure of ferrous chloride rises rapidly with temperature, above the melting point. At 699 C (20 above melting point) the pressure is 12 mm Hg, but at 729 C it rises to 30 mm Hg.

   The vapor-phase ferrous chloride existing in the reaction zone is oxidized to give ferric chloride.



  In general, in the oxidation process, the temperature will be kept as low as possible while still maintaining the ferrous chloride in the molten state. Temperatures just above 680 C are satisfactory.



  At temperatures below the melting point of ferrous chloride, the nature of the iron oxide produced is markedly different from that obtained in the temperature range employed by the present process. By heating a mass of dry ferrous chloride at 505 C for 80 minutes, a product was obtained, the bulk density of which was 1.01, ie. less than half the bulk density of magnetite produced during the present process. This product. was non-magnetic. At a temperature of 660 C, with a duration of 80 minutes, the product exhibited a bulk density of 1.03 and, likewise, was non-magnetic.

   These results also show that an increase in density is not obtained by an increase in temperature below the melting point of anhydrous ferrous chloride.



  The oxidation of molten ferrous chloride is accompanied by the release of chlorine. The chlorine released in this stage can be advantageously recovered and re-circulated in the area where the raw material is subjected to the chlorine treatment. The small amounts of hydrochloric acid, which arise during the next stage when the evaporation of the wet ferrous chloride takes place, can also be recirculated in the chlorination zone. If one wishes to conduct the process so as to.

   To obtain dry chlorine as a desirable byproduct, it is preferable to make the drying of the aqueous solution of ferrous chloride a separate operation at temperatures around or above 120 C. Losses of chlorine which may occur when I process is carried out in a closed cycle can best be compensated by the addition of hydrochloric acid than in the tower when the wet treatment with chlorine is practiced.

   As it is necessary that the iron scraps be kept moist during this stage, the concentration and quantity (the hydrochloric acid produced can be regulated by supplying just the quantities of water and chlorine necessary to maintain the continuity. When a closed-circuit dry chlorination process is practiced, chlorine losses can advantageously be made up by adding dry chlorine gas at a suitable stage in the cycle. during the operation are oxidized to give red ferric oxide.

   This oxide can be collected separately by providing a suitable collection chamber in the oxidizing zone exhaust duct. As indicated above, the percentage of red oxide produced can be kept low by careful control of the temperature in the oxidizing zone.



  The concentration of the liquid ferrous chloride withdrawn from the chlorination tower and the dehydration of the dry ferrous chloride can be carried out in open furnaces in the presence of air. Only very small amounts of ferric oxide are formed during this. this operation. Analyzes of ferric chloride were also made at different times and temperatures during the concentration and dehydration process, and it was found that at this point only a very small percentage of ferric chloride formed. These analyzes show that this small percentage of ferric chloride largely disappears during heating, since no ferric chloride could be found in the molten ferrous chloride, even in negligible quantities.

 

Claims (1)

REVENDICATION: Procédé de préparation de fer finement divisé, destiné à être employé notamment en métallurgie des poudres, caractérisé en ce qu'on prépare une masse de chlorure ferreux anhydre fondu, on maintient cette masse à une température supérieure à son point de fusion, tout en la soumettant à une oxydation, pour former par cristallisation. un oxyde de fer magnétique que l'on réduit ensuite à l'état de fer. SOUS-REVENDICATIONS 1. CLAIM: Process for the preparation of finely divided iron, intended to be used in particular in powder metallurgy, characterized in that a mass of molten anhydrous ferrous chloride is prepared, this mass is maintained at a temperature above its melting point, while by subjecting it to oxidation, to form by crystallization. a magnetic iron oxide which is then reduced to the state of iron. SUB-CLAIMS 1. Procédé suivant la revendication, carac térisé en ce qu'on traite des déchets,de fer par le chlore en présence d'eau pour former une solution de chlorure ferreux, on sépare cette solution des impuretés solides, on évapore cette solution jusqu'à siccité, on chauffe le chlorure ferreux sec jusqu'à une température supérieure au point de fusion du chlorure ferreux anhydre pour en chasser toute l'eau (le cristallisation et le faire fondre, on expose le chlorure ferreux fondu à une atmosphère oxydante, et on réduit l'oxyde magnétique formé en fer métallique. 2. Process according to claim, characterized in that the waste iron is treated with chlorine in the presence of water to form a solution of ferrous chloride, this solution is separated from the solid impurities, this solution is evaporated to dryness. , the dry ferrous chloride is heated to a temperature above the melting point of anhydrous ferrous chloride to remove all the water (crystallization and melt, the molten ferrous chloride is exposed to an oxidizing atmosphere, and reduced magnetic oxide formed into metallic iron 2. Procédé suivant la sous-revendication 1, caractérisé en ce qu'après traitement des dé chets de fer -par le chlore en présence d'eau, on sépare la solution de chlorure ferreux for mée des déchets de fer, et l'on sépare les autres impuretés solides de cette solution. 3. Procédé suivant la sous-revendication 1, caractérisé en ce que le chlore libéré lors de l'oxydation du chlorure ferreux est récupéré et réemployé pour traiter des déchets de fer. 4. Process according to sub-claim 1, characterized in that after treatment of the iron waste with chlorine in the presence of water, the solution of ferrous chloride formed from the iron waste is separated, and the other solid impurities of this solution. 3. Method according to sub-claim 1, characterized in that the chlorine released during the oxidation of ferrous chloride is recovered and reused to treat iron waste. 4. Procédé suivant la revendication, carac térisé en ce que des déchets de fer sont trai tés par l'acide chlorhydrique pour former une solution de chlorure ferreux qu'on sépare des impuretés solides- et. qu'on évapore, l'acide chlorhydrique libéré pendant. l'évaporation et la fusion étant récupéré et réemployé pour traiter des déchets de fer. Process according to claim, characterized in that iron waste is treated with hydrochloric acid to form a solution of ferrous chloride which is separated from solid impurities. which is evaporated, the hydrochloric acid released during. evaporation and smelting being recovered and reused to treat scrap iron.
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