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ELECTROMETALLURGY
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ELECTROMETALLURGY . L'See also:article actuel, comme expliqué sous l'cÉlectrochimie, traite seulement de See also:ces See also:processus dans lesquels l'électricité est appliquée à la See also:production See also:des réactions chimiques ou des changements moléculaires aux températures de See also:four. Dans beaucoup de ces derniers l'application de la chaleur est nécessaire pour apporter See also:les substances utilisées dans l'état liquide afin de l'électrolyse, solutés étant peu convenables. Parmi les expériences les plus tôt dans See also:cette See also:branche du sujet étaient ceux de See also: On See also:annonce ici deux types d'four-opérations électrolytiques: (a) ceux dans lesquels le See also:chauffage See also:externe maintient l'électrolyte en état fondu, et (b) ceux dans lesquels que une courant-densité est appliquée suffisamment haut pour dégager la chaleur nécessaire pour effectuer cet See also:objet unaided. Une grande See also:partie du travail electrometallurgical plus tôt a été effectué avec des fours (a) du See also:type, alors que presque tout les développements postérieurs ont été avec ceux de la See also:classe (b). Il y a une troisième classe des opérations, exemplifiée par la fabrication du See also:carbure de calcium, dans laquelle l'électricité est utilisée seulement comme See also:agent de chauffage; celles-ci se nomment électrothermique, en tant que from distingué électrolytique. Dans certains processus électrothermiques (par exemple production de carbure de calcium) la chaleur du courant est utilisée en soulevant des mélanges des substances à la température à laquelle une réaction chimique désirée aura See also:lieu entre elles, alors que dans d'autres (par exemple la production du See also:graphite du See also:coke ou du See also:gaz-See also:carbone) la chaleur est appliquée seulement à la production des changements moléculaires ou d'examen médical: Dans le travail électrolytique See also:ordinaire seulement le courant continu peut naturellement être employé, mais dans le travail électrothermique un courant alternatif est également disponible. Furnaces.Independently électrique de la question de l'application du chauffage externe, les fours utilisés dans l'electrometallurgy peut être largement classifié dans (I.) fours à arc électrique, en lesquels la chaleur intense de l'See also:arc électrique est utilisée, et (ii.) fours de résistance et d'incandescence, en lesquels la chaleur est produite par un courant électrique surmontant la résistance d'un conducteur inférieur. Sauf des arrangements expérimentaux tels que See also:cela de C. M. Despretz (C. R., 1849, 29) pour l'See also:usage sur une petite échelle dans le laboratoire, Pichou en France et J. H. See also:Johnson en Angleterre apparaissent, en 1853, au have ont présenté la See also:forme See also:pratique la plus tôt de four. Dans ces arrangements, qui étaient semblables si non identiques, la See also:charge de four a été écrasée à une See also:poudre fine et passée par des arcs deux ou plus électriques en See also:succession. Une fois utilisé pour la See also:fonte de See also:minerai, le métal réduit et les See also:scories d'See also:accompagnement devaient être attrapés, après avoir laissé l'arc et tandis que liquide immobile, dans un See also:foyer mis le See also:feu avec du See also:carburant ordinaire. Bien que ce four See also:primitif pourrait être fait pour agir, son efficacité était See also:basse, et l'utilisation d'un feu séparé était désavantageuse. En 1878 monsieur William See also:Siemens a fait breveter une forme de four 'qui est le type d'un nombre très grand de ceux conçus par de plus défunts inventeurs. See also:Sous la forme la plus connue un creuset de plurnbago a été utilisé avec un trou coupé dedans le fond pour recevoir une See also:tige de carbone, qui a été rectifiée dedans afin de faire un See also:joint serré. Cette tige a été reliée au See also:poteau positif de la dynamo ou du générateur électrique. Le creuset a été équipé d'une See also:couverture en laquelle étaient deux trous; un sur le côté à servir immédiatement d'apercevoir-trou et de See also: N'importe quel changement de la résistance de l'arc, en rallongeant, dû à la descente de la charge dans le creuset, ou par la brûlure du carbone, a affecté la proportion d'entrée courante dans les deux circuits de shunt, et ainsi a changé 'la position du cylindre de fer dans le solénoïde que la longueur de l'arc, dans des See also:limites, a été automatiquement réglée. Étaient il pas pour l'usage d'un See also:certain un tel dispositif que l'arc serait exposé à la fluctuation See also:constante et à l'extinction fréquente. Le creuset a été entouré avec un mauvais conducteur de la chaleur pour réduire au minimum la See also:perte par See also:rayonnement. Le carbone positif dans certains See also:cas a été remplacé par un See also:tube refroidi à l'See also:eau en métal, ou l'See also:embout, fermé, naturellement, à l'extrémité insérée dans le creuset. On a proposé plusieurs modifications dont, dans un, destiné au chauffage des substances non conductrices, les électrodes ont été passées horizontalement par des perforations dans la partie supérieure des murs de creuset, et la charge dans la partie plus inférieure de the_crucible a été chauffée par rayonnement. Le four employé par See also:Henri See also:Moissan dans ses expériences sur des réactions à températures élevées, sur la See also:fusion et la volatilisation des matériaux réfractaires, et sur la formation des carbures, des siliciures et des borides de See also:divers métaux, a consisté, sous sa forme plus See also:simple, en deux blocs superposés de See also:chaux ou en See also: Siemens sous arc 'de l'utilisation de ce four pour des buts expérimentaux dans le rapport See also:britannique d'See also:association pour 882. Sont les fours. dans la cavité des blocs de chaux. Quand le chauffage prolongé est exigé à températures élevées très on le trouve que nécessaire de rayer la four-cavité avec des couches alternatives de magnésie et de carbone, faisant See also:attention que le lamina à côté de la chaux soit de magnésie; si ceci n'étaient pas faits la chaux en contact avec le creuset de carbone formerait le carbure de calcium et scorifierait vers le bas, mais la magnésie ne rapporte pas un carbure de cette façon. Chaplet a fait breveter insonorisent ou le four de tube, semblable en principe, pour l'usage sur une plus grande échelle, avec un certain nombre d'électrodes placées au-dessus et au-dessous du l'insonoriser-tube. Les fours à arc électrique maintenant largement répandus dans la fabrication du carbure de calcium sur une grande échelle sont principalement des développements du four de Siemens. Mais tandis que, de sa construction, le four de Siemens était en fonction intermittent, rendant nécessaire l'interruption du courant tandis que le contenu du creuset était versé dehors, plusieurs des formes plus See also:nouvelles sont particulièrement conçus pour réduire au minimum le See also: 
Sur une plus grande échelle plusieurs crayons sont employés pour établir les rapports entre les blocs de carbone qui forment les fonds du four, alors que les murs latéraux sont de la See also:brique réfractaire étendue sur une une autre sans See also:mortier. Plusieurs des fours maintenant dans l'utilisation constante dépendent principalement de ce principe, un noyau des fragments granulaires de carbone emboutis ensemble dans la See also:ligne directe entre les électrodes, comme dans le four du See also:carborundum d'Acheson, étant remplacé les crayons de carbone. Dans d'autres cas des fragments de carbone sont mélangés dans toute la charge, comme dans E.h. et See also:cornue de zinc-fonte d'cA.h. Cowles's. Dans la pratique, dans des ces fours, il est possible que de petits arcs locaux soient temporairement installés par le décalage de la charge, et ceux-ci contribueraient au chauffage de la masse. Dans la classe restante du four, dans laquelle la résistance électrique de la charge elle-même est utilisée, sont les fours continu-courants, comme sont employés pour la fonte de l'See also:aluminium, et ces fours de courant alternatif, (par exemple pour la production du carbure de calcium) dans laquelle une partie de la charge est premier réellement fondu, et puis sont maintenus dans l'état fondu par le dépassement courant par lui, alors que la réaction entre de nouvelles parties de la charge se poursuit. Pour le travail métallurgique ordinaire le four électrique, exigeant comme le fait il (exceptant où les See also:chutes d'eau ou d'autres See also:sources bon marché de See also:puissance sont disponibles) l'interposition des See also:utilisations de chaudière et et du See also:vapeur-See also:moteur, ou du moteur de gas ou de pétrole, avec une perte conséquente de l'advan- See also:tages. d'énergie, ne s'est pas habituellement avéré si économique en tant qu'ordinaire dirigez le four mis le feu. Mais dans certains cas dans ce que le courant est employé pour l'électrolyse et pour la production des températures extrêmement élevées, pour lesquelles l'intensité calorifique du carburant ordinaire est insuffisante, le four électrique est utilisé avec l'See also:avantage. La température du four électrique, si de l'arc ou du type d'incandescence, ispractically limité à cela auquel le matériel moins facilement vaporisé disponible pour des électrodes est converti en vapeur. Ce matériel est carbone, et pendant que son See also:point de vaporisation est (estimé à) plus de 35000 C., et moins qu'4000° C., la température du four électrique ne peut pas se lever beaucoup au-dessus de 35000 C. (63300 F.); mais H. Moissan a prouvé qu'à cette température les plus stables des combinaisons minérales sont dissociés, et les éléments les plus réfractaires sont convertis en vapeur, seulement certains borides, siliciures et carbures métalliques s'étant avéré résister à l'action de la chaleur. Il n'est pas nécessaire que tous les fours électriques seront courus à ces températures élevées; évidemment, ceux de l'incandescence ou le type de résistance peuvent être travaillés à n'importe quelle température commode au-dessous du maximum. Le four électrique a plusieurs avantages par rapport à certains des types ordinaires de four, surgissant du fait que la chaleur est produite de dans la masse du matériel actionnée au moment, et (à la différence du See also:fourneau haut, qui présente le même avantage) sans See also:grand See also:volume de produits gazeux de la See also:combustion et de l'See also:azote atmosphérique étant passés par lui. Dans des fours reverberatory et autres ordinaires de chauffage le carburant brûlant est sans masse, de sorte que le See also:navire contenant la charge, et d'autres parties de l'usine, sont augmentées à une température plus élevée que soyez autrement nécessaire, afin de compenser des pertes par rayonnement, convection et See also:conduction. On observe particulièrement dans certains cas cet avantage dans ce que la charge du four est exposée à attaquer le navire contenant à températures élevées, car il est souvent possible de maintenir les murs externes du four électrique relativement frais, et égal pour les maintenir garnis d'une croûte protectrice de charge non fixée. Encore, la construction des fours électriques peut souvent être excessivement See also:brute et simple; dans le four de carborundum, par exemple, les murs externes sont des briques lâchement empilées, et dans un type de four que la charge est heaped simplement sur la See also:terre autour de la résistance de carbone a employé pour le chauffage, sans contenir-murs de sorte. Il y a, cependant, un inconvénient (non insurmontable) dans l'utilisation du four électrique pour la fonte des métaux purs. D'See also:habitude le carbone est employé comme matériel d'électrode, mais quand le carbone vient en contact à températures élevées avec n'importe quel métal qui est capable de former un carbure que une certaine quantité de See also:combinaison entre elles est inévitable, et le carbone présenté ainsi altère les propriétés mécaniques du produit métallique final. L'aluminium, le fer, le platine et beaucoup d'autres métaux peuvent prendre ainsi tellement le carbone quant à devenu fragiles et unforgeable. C'est pour cette See also:raison que Siemens, Borchers et d'autres ont substitué un bloc refroidi à l'eau creux en métal à la See also:cathode de carbone sur laquelle le métal fondu se repose tandis que dans le four. Le métal liquide contactant une telle See also:surface forme une croûte de métal solidifié au-dessus de lui, et cette croûte s'épaissit jusqu'à un certain point, à savoir, jusqu'à ce que la chaleur de dans le four surpasse juste cela perdu par la conduction par la croûte solidifiée et le matériel de cathode à l'eau débordante. Dans un tel See also:arrangement, après le premier instant, le métal fondu dans le four n'contacte pas le matériel de cathode. Processes.In électrothermique ces processus le courant électrique est employé seulement pour produire de la chaleur, pour induire des réactions chimiques entre les substances mélangées, ou pour produire une modification (allotropic) See also:physique d'une substance donnée. Borchers a prévu que, à températures élevées disponibles avec le four électrique, chaque See also:oxyde s'avérerait réductible par l'action du carbone, et cette prévision dans la plupart des exemples a été justifiée. L'alumine et la chaux, par exemple, qui ne peuvent pas être réduites aux températures ordinaires de four, renoncent aisément à leur oxygène au carbone dans le four électrique, et combinent alors avec un excès de carbone pour former les carbures métalliques. Dans 1885 les frères Cowles ont fait breveter un procédé pour la réduction électrothermique de minerais oxydés par See also:exposition à un courant intense de l'électricité une fois mélangés avec le carbone d'une cornue. Plus tard en ce qu'année ils ont fait breveter un procédé pour la réduction d'aluminium par le carbone, et en 1886 un four électrique avec glisser des tiges de carbone a traversé les fonds au centre d'un four rectangulaire. L'impossibilité de travailler avec le suffisamment de carbone juste pour réduire l'alumine, sans employer n'importe quel excès qui serait See also:libre au carbure de 234 formes au moins tellement comme suffirait, une fois diffuse par le métal, pour le rendre fragile, See also:limite pratiquement l'utilisation de tels processus à la production des See also:alliages d'Atumin- d'aluminium. Alliages d'cUm de See also:bronze d'aluminium (aluminium et See also:cuivre) des ', et l'ferro-aluminium (aluminium et fer) ont été faits de cette façon; le dernier est le produit plus satisfaisant, parce qu'une certaine proportion de carbone est prévue dans un alliage de ce caractère, comme en ferromanganèse et fer de fonte, et sa présence n'est pas réprehensible. Le four est construit de la brique réfractaire, et peut mesurer (intérieurement) 5 See also: Le courant, continu ou alternant, est alors commencé, et continué pour environ 1 aux See also:heures d'Iz, jusqu'à ce que l'opération soit complète, les tiges de carbone étant graduellement retirées pendant que l'action procède. Dans un tel four un courant continu, par exemple, de 3000 ampères, au ö à volts õ, peut être employé au début, grimpant jusqu'à 5000 ampères dans environ une See also:demi-See also:heure. La réduction n'est pas due à l'électrolyse, mais de l'action du carbone sur l'alumine, une partie du carbone dans la charge étant consommée et évoluée en tant que gaz d'oxyde de carbone, qui brûle à l'orifice dans la couverture à condition que la réduction ait lieu. Les alliages d'aluminium réduits lui-même immédiatement avec les globules fondus du métal à son milieu, et car la charge devient ont réduit les globules de l'alliage les unissent jusque à, à la fin, sont courus hors du trou taraudé après que le courant ait été détourné à un autre four. On l'a trouvé dans la pratique (en 1889) que la dépense de l'énergie par livre d'aluminium réduit était environ 23 H.P.-hours, un nombre considérablement au-dessus de cela exigé à l'heure actuelle pour la production de l'aluminium pur par le processus électrolytique décrit dans l'cAluminium d'article. Carbure de calcium, graphite (q.v.), See also:phosphore (q.v.) et carborundum (q.v.) sont maintenant intensivement fabriqués par les opérations décrites ci-dessus. 'l'See also:isolement électrolytique de Processes.The des métaux See also:sodium et potassium par monsieur See also:Humphry Davy en 1807 par l'électrolyse des hydroxydes fondus était un des applications les plus tôt du courant électrique à l'extraction des métaux. Ce travail See also:pilote a montré peu de développement jusque 2'environ le milieu du 19ème siècle. En 1852 du magnésium a été isolé électrolytiquement par R. See also:Bunsen, et ce processus a plus tard suscité beaucoup d'attention aux mains de Moissan et de Borchers. Deux ans après de Bunsen et H. E. Sainte Claire Deville fonctionnant indépendamment ont obtenu l'aluminium (q.v.) par l'électrolyse du See also:double See also:chlorure fondu d'aluminium de sodium. Depuis cette date d'autres processus ont été conçus et les processus électrolytiques ont entièrement remplacé les méthodes plus anciennes de réduction avec du sodium. Des méthodes ont été également découvertes pour la fabrication électrolytique du calcium (q.v.), qui ont eu l'effet de convertir une curiosité de laboratoire en produit d'importance commerciale. Le See also:baryum et le See also:strontium ont été également produits par des méthodes electrometallurgical, mais les processus ont seulement un intérêt de laboratoire actuellement. Le fil, le zinc et d'autres métaux ont été également réduits de cette manière. Pour de plus amples informations les livres suivants, en plus de ceux mentionnés à la fin de l'article LECTROCHEMISTRY, peuvent être consultés: Borchers, der Elektrochemie de Handbuch; Fours électriques (See also:transport de l'Eng.. par H. See also: L'information et commentaires additionnelsIl n'y a aucun commentaire pourtant pour cet article.
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