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Manipulations de métallurgie

Intu Lab

Métallurgie extractive · Cuivre–Cobalt
ManipulationsLaboratoires
Réacteur WJ-02 · conduite instrumentée

Four Water Jacket · fusion réductrice Cu–Co

À l’arrêt
GUEULARD · chargement1 · Séchage / préchauffage2 · Cuve · réduction3 · Tuyères · combustion4 · Fusion / laitier5 · Creuset · métal liquideEAU · entréeEAU · sortieCoulée Cu–Co TC-01 · gaz au gueulard25 °C PY-01 · paroi de cuve25 °C PY-02 · zone des tuyères25 °C PY-03 · surface du laitier25 °C PY-04 · bain / trou de coulée25 °C Incandescence : rouge → orange → jaune avec la température. La fraction liquide confirme la fusion.
PY-01 · paroi de cuve25 °C
PY-02 · tuyères25 °C
PY-03 · laitier25 °C
PY-04 · bain25 °C
TC-01 · gaz25 °C
TT-01 · eau entrée25 °C
TT-02 · eau sortie—
TT-03 · jaquette25 °C

Mesures virtuelles : les pyromètres représentent des visées sur surfaces exposées ; les températures de gaz et d’eau sont suivies par des sondes adaptées. Elles ne constituent pas une instrumentation constructeur.

Four disponible. Charge un minerai pour préparer une manipulation.
Charge totale0 kg
Température calculée du bain25 °C
Cu contenu maximal0 kg
Co contenu maximal0 kg

Charge préparée

0 / 500 kg
LotHumideSecCuCo

Conduite de la campagne

    À préparer0 h 00 min simulées

    Le démarrage à froid inclut l’inertie des parois. Aucune durée totale n’est imposée : atteindre la consigne ne termine pas la campagne. Maintien, réduction et décantation continuent tant que l’opérateur ne coule pas. La pause fige la simulation.

    Historique des phases

      Températures pendant la campagne

      BainTuyèresParoi de cuve

      Résultat estimé de la conduite

      Récupérations et fluidité : indices d’un modèle pédagogique non calibré. Les résultats dépendent du temps chaud, du coke disponible, du soufflage, des fondants et de la décantation. La pureté de l’alliage, le diagramme de phases et les réactions des sulfures ne sont pas prédits.

      Bilan maximal théorique

      Réduction complète · sans pertes métalliques

      CuO + C → Cu + CO   ·   CoO + C → Co + CO

      Le carbone minimal est un besoin stœchiométrique, pas une consommation industrielle de coke. La combustion de l’air, les équilibres, la cinétique et la réduction du fer ne sont pas couplés à ce bilan.

      Caractéristiques du réacteur

      Modèle WJ-02 et références techniques

      Configuration virtuelle de formation : four à cuve water jacket, charge oxydée Cu–Co prétraitée, capacité cumulée de 500 kg, quatre tuyères. L’instrumentation, le soufflage enrichissable et les automatismes illustrent une conduite modernisée. Les fours latéraux à bain et les filières sulfurées nécessitent d’autres modèles.

      Énergie en kJ : inertie parois 1 500 kJ/K, Cp charge 0,85 kJ/(kg·K), eau 2 257 kJ/kg, calcination du calcaire 1 780 kJ/kg de CaCO₃ et chaleur de fusion effective 250 kJ/kg sec. Seuil du mélange et indice CaO/SiO₂ empiriques. L’enthalpie est conservée lors des ajouts froids : la température et les étapes sont recalculées.

      La puissance d’appoint est plafonnée par l’opérateur. Une combustion simplifiée du carbone excédentaire dépend du coke, du soufflage et de l’oxygène ; les pertes dépendent des gaz et de la jaquette. Échange thermique eau variable, sortie calculée par Q = débit massique × 4,18 × ΔT. Seuils d’interverrouillage locaux : débit minimal 2 m³/h, sortie 60 °C, bain 1 600 °C.

      La réduction Cu/Co, la réoxydation et la décantation sont des cinétiques empiriques. Les coefficients et durées doivent être calibrés sur une installation avant toute utilisation industrielle. Le bilan maximal stœchiométrique reste séparé du bilan dynamique ; il ne comprend ni l’air ni la combustion. L’assistant compare des trajectoires sur cinq minutes simulées, sans modèle d’IA entraîné et sans connexion à un four réel.

      JRC · BREF industries des métaux non ferreux (2017)
      ONUDI · oxygène et soufflage enrichi dans l’industrie du cuivre
      Brevet · four réducteur enrichi en oxygène à parois water jacket

      Cahier de métallurgie

        Rapport de manipulation

        Comprendre cette manipulationCours & QCM

        Comprendre : Comprendre le four Water Jacket Cu–Co

        Identifier réduction, séparation des phases et refroidissement de la paroi.

        Un four à cuve Water Jacket combine une charge descendante, un apport gazeux et des parois refroidies. La chimie de la charge et l’atmosphère orientent la répartition des métaux entre phases métalliques, sulfurées éventuelles et laitier.

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