Fonderie de Plomb

[zouzou141414]

salut
J'effectue un stage au sein d'une Fonderie de Plomb . Je suis affecté dans l’unité de raffinage de plomb. Cette unité possède 12 chaudrons de forme semi sphérique, à chaque un est affecté une opération précise (décuivrage, dézincification, désargentation…..). Le chaudron en question (et qui fait parti du sujet d mon stage) , est le chaudron de débismuthage, ce dernier subit un déformation ( que j’ai essayé de décrire dans un dessin que j’ai joins à l’email) au niveau supérieur, qui est suivie d’une fissuration. Le débismuthage représent la dernière étape de raffinage de plomb, donc la coulée traitée dans le chaudron en question contient Pb-Bi. Ce traitement est effectué sous la température 600°C par ajout d’alliage de calcium+magnésium sous forme de plaques. Ce qui est remarqué est ceci : parmi les 12 chaudron de raffinage, le chaudron de débismuthage est le seul à subir cette déformation+ fissuration. Je porte à votre connaissance que le chaudron est en acier de type (15D3 – 16Mo3) .
Mon sujet consiste à déterminer les causes de ce phénomène, et de savoir pourquoi le chaudron en question est le seul à être atteint.
Le problème que j’ai eu est que : l’ancien chaudron n’est plus disponible dans la société, et le nouveau chaudron est en service 24h/24h, donc il n’est pas possible d’effectuer une analyse métallographique, ni d’ailleurs voir la partie atteinte du chaudron, je me suis donc basé sur des description donné par un membre du personnel.
Aidez moi svp,
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[moco]

On a de la peine à t'aider, d'abord parce que le dessin promis n'est pas joint à ton message.
Mais ensuite on aimerait bien comprendre. Est-ce que je me trompe si je réécris ainsi ta demande ? Tu as un chaudron en acier qui sert à fondre différents métaux, purs ou alliés avec le plomb. Tout va bien avec le cuivre, l'argent, le plomb et le zinc. Mais avec le bismuth, il apparaît des déformations et des fissures. Même si on ne comprend pas bien la nature de ces déformations, on comprend bien que l'apparition de fissure rend le chaudron inutilisable, car le métal fondu s'écoule par ces fissures. Est-ce bien le cas ?
La première réaction est qu'il doit se former un alliage cassant ou friable entre le bismuth et le fer, ou entre le bismuth et un autre constituant de l'acier. Dans ce cas, il te faut te rendre au plus vite dans la bibliothèque de chimie de la plus proche université. Tu cherches au rayon alliage, ou bismuth. Tu devrais trouver ton bonheur.
Et qu'est-ce que c'est que cette histoire de vieux chaudron et de nouveau chaudron ?

[invite61c21e86]

faut chercher aux pages calcium et magnesium surtout.

Le bismuth n'a cause aucun dommage aux 11 chaudrons precedents.

Tous les chaudrons sont fait du meme aciers?

Utilises a quelles temperatures?

Ton calcium et magnesium, ils sont un peu oxydes ou pas?

[zouzou141414]

merci pour l'aide,
pour répondre à moco: l'usine est composé de 3 ateliers, le 1er concerne le grillage, le 2eme c'est un four de fusion, et le dernier est celui de raffinage, l'opération de raffinage consiste à enlever tout ce qui est étranger au Plomb par le biais de ces chaudrons, chaque un sert à une opération précise, donc le fondu de plomb (non raffiné ) qui sort du four de fusion doit obligatoirement passer par ces 12 chaudron, pour obtenir enfin du plomb doux à 99.99%, le debismuthage est la dernière étape avant l'obtention du plomb doux, et c'est le seul qui subit la deformation. pour cette question de chaudron nouveau et ancien , j'ai demandé une partie du métal afin de faire des analyses métallographique, ce qui s'est avéré impossible lol, donc j'ai opté pour une étude qualitative du problème, et qui ma mené à rien!!!!!!!

pour répondre à Pera: il y a deux chanderon qui sont différents non pas dans le type d'acier (0.15% carbon, 3% molybdène ), mais dans le traitement thermique effectué, il s'agit de celui de l'épuration (suppression de l'antimoine et de l'arsenic), et celui de décuivrage, car l'opération est effectuée à 1000°C. le reste des chaudron effectuent les opération à 600°C.
###pas de lien ! Utiliser 'gérer les pièces jointes'####

La déformation n'est localisé que dans la partie supérieure du chauderon.
L'autre problème que j'ai trouvé, c'est que l'opération de debismuthage n'est qu'un brevet, donc le type qui à installé le système de debismuthage n'a laissé aucun doc dans la société.
voici un lien http://www.freepatentsonline.com/EP1272678.html , qui donne un description de l'opération.
JE VOUS REMERCIE INFINIMENT

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite61c21e86]

partie superieure du chaudron => oxydation, non?

Tu as pas un autre chaudron a 600 degre? tous les autres sont a 1000?

Pour voir si c'est seulement la temperature ou pas qui joue.

[zouzou141414]

non, on fait, ce n'est que 2 chauderons qui sont à 1000°C. les 10 restants sont à 600°C(le chaudron en question est à 600°C)

[zouzou141414]

je serai ravi, si quelqu'un peu m'aider. je suis pérdu

[Thrr-Gilag]

Lors de l'ajout des réactifs, comment sont introduits les réactifs ? Cette partie est-elle plus en contact lors de l'ajout des réactifs ?

Présence de gaz lors du débismuthage ?

[moco]

Fais comme moi, au lieu de pleurer que tu es perdu !
Va à la plus proche Bibliothèque universitaire de chimie et farfouille dans les rayons.
J'en sors. J'ai trouvé dans l'Encyclopédie d'Ullmann, 6ème édition, volume 5, page 394, tout un chapitre sur le plomb et le bismuth.
Il existe un procédé dit Kroll-Betterton qui permet d'extraire le bismuth du plomb fondu. On ajoute du Calcium et du Magnésium au plomb fondu à 420°C. On laisse refroidir à 20 degrés par heure, jusqu'à 330°C, donc en 4 heures et demi. A 330°C, l'alliage CaMg₂Bi₂ se solidifie et flotte à la surface du plomb fondu, où on peut l'enlever en raclant le plomb fondu. Si le plomb contient 0.05% de Bi, il faut ajouter 1 kg de calcium par kg de bismuth, et 3.5 kg de magnésium par kg de bismuth. Le plomb résiduel ne contient plus que 0.009 % Bi. Il y a d'autres proportions si cela t'intéresse.

Mais on cite aussi un autre procédé, par électrolyse. On dispose le plomb chargé en bismuth à l'anode d'une cuve à électrolyse, dont le bain est formé de PbSiF₆ + H₂SiF₆. L'anode se dissout peu à peu et le plomb passe en solution. Par contre le Bismuth tombe sous forme de boues au fond de la cuve. Le plomb se dépose avec moins de 10 ppm de Bismuth à la cathode.
Réf.: K. Emicke, Erzmetall 24, 205 - 215, 1971.
E. Freni, Erzmetall 22, B128 - B132, 1969

[zouzou141414]

merci bien moco pour l'aide. je suis à court de documentation, je suis du Maroc et vous savez ce que c'est la documentation chez nous lol, j'ai balayé la biblio de l'université j'ai pas trouvé quelque chose d'interessant.
pour repondre à Thrr-Gilag: l'alliage est ajouté sous forme de plaque. pour ce qui est le degagement du gaz je suis pas sûre, au debut j'ai cru que c'est un phénomène lié à la fragilisation par H2, mais d'apres le dessin que j'ai mis en dessous , la deformation est au nivau de la couronne crée lors de la solidification. ce qui m'a mener à penser que c'est à cause d'une fatique thermique. mais je suis pas sûre car je ne fait qu'un étude qualitative basée sur des description qui m'ont été donnés.

[Thrr-Gilag]

Quelles sont les différences entre cette étape là et les autres étapes avec les chaudron à 600°C ?

Temps ? Ou bien est-ce un process en continu ?

Des charges sont-elles placées sur le haut du chaudron pour des temps et des masses différentes de celles des autres chaudrons ? Répartition des charges différentes ?

Oûtre l'aspect réaction chimique que tu sembles pouvoir explorer, as-tu essayer de vérifier tout ce qui change entre les différents chaudrons ?

Ce n'est peut être que mécanique, ou liant à la fois un stress mécanique avec une fragilisation due aux réactifs/produits de ta réaction de débismutage.

[zouzou141414]

Le process est continu, et chaque étape est differente par rapport aux autres (elements d'addition differents). Si c'est à cause du stress mécanique pourquoi cela ne concerne que ce chauderon , et pourquoi ce n'est que la partie supérieure qui est atteinte?? est possible que la hydrogène peu penétrer dans ce type d'acier (16Mo3)?

[invite374fa1d9]

oui tout a fait. le brittlement par hydrogene fragilise pas mal les aciers.

l'hydrogene est le seul (a peu pres) element pouvant diffuser dans l'acier a cause de sa petite taille.

essaie de faire un recherche avec "brittlement" et "hydrogen" tu devrais trouver pas mal de trucs.

a+

[zouzou141414]

j'ai essayé de chercher dans ce sens, mais je ne suis pas sure du degagement de h2 lors de l'opération

[zouzou141414]

y'a t-il du neuf?

[invite61c21e86]

oui, tu sqis, pqs besoin de H2 pour une diffusion de l'hydrogene. En effet, H+ suffit et est meme encore plus efficace puisque plus petit.

a+

[zouzou141414]

salut, le problème c'est que si c'est un problème lié à la frag par hydrogène , le gonflement serait vers l exterieur pas vers l interieur?!

[invite61c21e86]

attends, gonflement? explique toi stp, ai po compris.

[invite85b45ef5]

l'hydrogène est connu pour provoquer la corrosion fissurante des aciers, car il se combine avec le carbone des carbures qui rendent les aciers mécaniquement résistant, en formant avec ce carbone du CH4 (méthane) qui s'échappe.
si on est assuré que les réactions entraînent un dégagement d'hydrogène, il faut utiliser une autre alliage exempt de carbures.

[zouzou141414]

salut
oui mais je ne suis pa sure du degagement de l'hydrogène lors de l opération
Pour repondre à PERA: j'ai mis une photo dans le debut de la disscussion , on fait il ya un ettirement d une partie du metal vers l interieur.

[invite61c21e86]

ok, tu as carrement un depot d'un nouveau truc!

tu as des moyens d'analyse a dispo?

[zouzou141414]

le depot c'est de l'alliage CaMg2Bi2, mais je ne sais pas selon quelle réaction chimique est formé

[invite61c21e86]

et tes plaques, que tu introduis (au depart), c'est du calcium metal ou oxyde? meme question pour le manganese?

[zouzou141414]

les plaque sout ajoutées sous une forme métallique d'un alliage de Mg-Ca, à 79,4% de magnésium et 20,6% de calcium

[invite61c21e86]

et le bismuth vient d'ou alors?

[HarleyApril]

bonjour, comme il est dit dans l'énoncé, le bismuth est le contaminant du plomb qui est enlevé lors de cette opération
cordialement

[invite61c21e86]

ai oublie la premiere page. comment as tu determine la composition de l'alliage?

[zouzou141414]

on fait c'est juste une recherche bibliographique qui m a permis de trancher sur la composition

[invite61c21e86]

tu n'as aucun moyen d'analyse a dispo? rien du tout, meme pas une balance?

[zouzou141414]

Vous parlez de l'analyse dans quel sens? si ce n'est la composotion; et dans quel mesure cela peu affecter la structure de l'acier.