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" Production d'oxyde de fer et de soufre "
Il est bien connu, de traiter, dans différents bats, des minerais salfarés contenant da fart tels que des py- rites, avec du chlore ou du chlorure de soafre, mais gé- néralement le minerai sulfuré est grillé pour le trans- former en tin minerai oxydé avant d'utiliser le chlore.
Le soafre est ainsi éliminé avant que le chlore est uti lisé. Il est toutefois connu, d'utiliser du chlore ou du chlorure de soafre, poar.déplacer le soufre du minerai , pour chlorurer les métaux présents et pour libérer le sou fre, soit comme tel ou comme chlorure de soafre. Aucun de ces procédés ne permet cependant de récupérer du sou fre comme produit de valeur dans an état de parté com- mercial. Le soufre n'est pas mis en liberté à l'état par.
La fabrication du soafre par par l'usage da chlora n'a,
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pour ce motif, pas été effectuée jusqu'à présent. Une autre raison pour laquelle on n'a pas utilisé de telles méthodes, se trouve dans les difficultés bien connues in- hérentes à la condensation du soufre. Le soufre fond à environ 114 C. en un liquide peu épais coulant aisément.
A des températures sensiblement au-dessus du point de fa sion, il devient visqueux et analogue au goudron. Entre 200 et 250 c il est trop épais pour pouvoir couler aisément. Ces propriétés ont exclu l'usage des conden- seurs ordinaires pour la récupération continue du soufre, ou la récupération du soufre dans une forme liquide aisé- ment maniable. Le soufre est pratiquement toujours récu- péré à partir de la vapeur de soufre sous forme de fleur de soufre.
On a cependant trouvé, qu'en utilisant différents moyens, du soufre par peut être commercialement produit à partir de pyrites et autres minerais sulfurés contenant du fer. Le procédé peut être économiquement appliqué à la pyrite. Avec/des minerais sulfurés contenant du fer et contenant également de faibles proportions d'autres mé- taux de valeur, ces derniers fournissent des sots -produits de valeur, étant donné qu'ils sont abandonnés dans des formes aisément récupérables, le nickel, par exemple, étant récupéré sous forme de chlorure de nickel.
Dans ce procédé, le fer du minerai peut également être récupuré sous forme d'oxyde dealer. Pour ce motif, le minerai donne deux produits marchands, le soufre et l'oxyde de fer (indépendamment des sous produits tels que du zinc, du plomb, du nickel, du. cuivre, etc) l'oxy- de de fer et le soufre étant d'un degré de pureté élevé.
Le soufre est assez pur pour être utilisé dans les procé- dés de contact pour la fabrication de l'acide sulfurique et l'oxyde de fer est absolument exempt de phosphore et de soufre.
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Dans la production de l'oxyde de fer, le fer du mine- rai est transformé en chlorure ferrique et ce chlorare ferrique est brûlé sous forme de vapeur avec de l'air, se- lon le procédé décrit et revendiqué dans le brevet Etats-Jnis n 1,552,786 Dans la combustion du chlorure ferrique avec l'air, il se produit du chlore à une con- centration maximum d'environ 33% ce qui constitue une valeur dont on peut très bien se rapprocher en pratique.
Dans le procédé de la présente invention, le chlore est utilisé dans un cycle, étant donné que du chlore dilué provenant du brûleur est utilisé pour la chloraration du. minerai, en déplaçant da. soufre et en formant du chlorure ferrique et que ce chlorure ferrique est subséquemment brûlé pour reproduire le chlore.
'Dans la fabrication du soafre à partir de minerais sulfurés, au degré de pureté décrit ici, il est désira- ble que le soufre abandonne le minera cas forme de vapear à la température de vaporisation la plus basse possible et qu'il ne contienne pas de vapeurs d'autres corps qui puissent se condenser dans le condenseur utilisé sa.bsé- quemment. La présence dans le soufre débité par le con- densear, de chlorure de soufre ou de fer, réduit sa va- leur ainsi que le champ de ses usages. le soufre boat à 445 C. et il se vaporise à une des températures beaucoup plus basses dans un courant d'autres gaz ou vapeurs.
On a trouvé, que par l'usage du chlore dilué, produit cômme décrit dans le brevet ci-dessus rappelé, la tempésature nécessaire pour la vaporisation du. soufre peut être abaissée vers des températures de l'ordre de 300 C à 320 C.
Dans une forme de l'exécution pratique du procédé utilisant ce chlore diluéle chlore et le minerai sulfu ré, granulé ou pulvérisé traversent à contre courant une chambre de chloruration et ce à une température qui,
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au point où le minerai chloruré abandonne le système, est suffisamment basse pour permettre le débit de chlorure ferrique solide. Eu ce point, le chlore est en excès et IL se produit du. chlorure ferrique. Au. point où le minerai entre et ou ¯ le soufre se dégage, la température est maintenue aux environs du. point le plus bas auquel le soufre peut se vaporiser complètement. La température exacte qui peut être maintenue, dépend de la dilution des @ vapeurs de soufre mais elle est généralementyd-ntre 300 C et 3500 C.
Des températures au-dessus de 400 c donnant du soufre impur. Dans la course intermédiaire du. minerai, les températures peuvent être plus élevées et elles le sont d'habitude. Si l'on considère une colonne de minerai qui s'avance, la température près du point de l'entrée dans l'atmosphère de chlore, est suffisamment élevée pour vaporiser du chlorure ferrique, qui se mélange avec le chlore et réagit sur le minerai , en formant du chlorure ferreux, qui avance avec le minerai.
A cette extrémité de la colonne, l'atmosphère est généralement assez riche en vapeurs de chlorure ferrique et peut également contenir des vapeurs de chlorure de soufre, mais le chlorure fer- riqae abandonne finalement la chambre de chloraration dans la forme solide, mélangé à la gangue et aux chlorures de tous autres métaux qui pourraient être présents. Le mélange de gangue et de chlorare ferrique est subséquem ment chauffé à une température pouvant aller de 310 C. à 350 C. pour vaporiser le chlorure ferrique et les vapeurs sont brûlées avec de l'air, comme proposé antérieurement pour donner de l'oxyde de fer solidà et da chlore dilué, ce dernier retournant dans le cycle.
De l'oxyde de fer dans une forme cristalline grossière, peut être obtenu en utilisant 4 ou 5% d'oxyde de carbone (gaz de gazogène) avec l'air dans la zone de combustion. roui* une cause particulière, l'oxyde de fer sort alors dans une forme
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cristalline grossière, au lieu d'être dans la forme d'une pondre impalpable. Le gaz de gazogène donne lieu à ane dilution pen plas grande da chlore, mais ceciest désirable pour le soufre. le chlore sortant,, abandonnant l'oxydeur oa brûleur, se trouve à ano température plus élevée que désirable dans l'appareil de chloraration.
Conséquemment, c'est une mesure d'économie de transmettre la chaleur da dit chlore, à l'air entrant, qui doit être hautement préchauffé en vue de la combustion da chlorure ferrique, Dans cet échange de chaleur, lorsqu'on utilise da gaz de gazogène, ce dernier peut être mis sous pression et amené dans le conduit d'alimentation d'air, à son ex- trémité ou aux environs, par l'intermédiaire d'un injec- teur oa aspirateur, en équilibrent ainsi la pression partout dans l'échangeur de chaleur.
Le gaz de gazogène doit être chaud at exempt d'hydrogène, de méthane, d'humi dité etc. l'hydrogène ou l'humidité amènent la perte du chlore (soas forme d'acide chlorhydrique).
Dans l'exemple qui vient d'être donné, le fer de la colonne de minerni est successivement transformé en chlo- rure ferreux et en chlorure ferrique, ce dernier étant éliminé da système de chloruration sous forme solide. Les deux opérations de la formation da chlorure ferreux et da celle du chlorure ferrique, peuvent être conduites dais des éléments d'appareil différents oa chambres de ehlora- ration différentes, qui chacune, se trouvent dans les meilleures conditions de fonctionnement requises. Et ceci présente an certain avantage, plus spécialement lorsque l'on désire travailler par fournées, plutôt qu'en procédé continu.
En travaillant de cette façon, avec la produc- tion séparée des deux chlorures, il vaut mieux, dans la première phase produisant le chlorure ferreux, d'amener le chlore à former du chlorare de soufre par contact avec
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le minerai, plutôt que d'y laisser agir le chlore lui- même. En atilisant S2Cl2 la formation du chlorure ferri- que ne se produit)pas. L'action est da reste la même, le soufre da minerai étant déplacé et dirigé en avant sous forme de vapeur à condenser.
Avec ce soufre se dé- place également vers l'avant, le soafre du chlorure de soufre utilisécomme agent de taitement En pratique, le chlore destiné à la formation du chaure ferreux, est dirigé' (. sur du. soufre chaud, provenant de préféren ce du procédé lui-m$me. Le soufre est mélangé en quanti- té suffisante pour former le chlorure de soufre et pour ne pas laisser le chlore libre.
La température du mélange' des vapeurs de soufre et de gazinertes, après la sortie de la première chambre de chloraration, est réduite à un pont auquel lesoufre se sépare dans ane forme liquide fluide, c'està-dire à une température comprise par ex. entre 115 et 165 C.
Cette tempéra tare peut être aisément établie et maintenue avec avantage, par récupération simultané e de la cha- leur des vapeurs, en employant comme condenseur, an dis- positif da genre d'une chaudière tabulaire, de préférence da type vertical. Les vapeurs doivent traverser une chi- cane pour donner on refroidissement efficace et pour pré venir liéchappement de soufre en suspension. En mainte- nant une pression de vapeur dans la chaudière comprise entre ane (1) et six (6) atmosphères, la meilleure tompé- ratare de condensation pour le soufre est automatiquement maintenue à l'extérieur des tubes. Après la condensation da soufre, les gaz résiduaires sont le plus souvent de l'azote et ils peuvent être séparés comme déchet, ou uti lisés comme source d'azote.
Revenant à la cholarat ion, il est évident que lors- qu'on fait da chlorure ferreux FeCl2 et da chlorare fer-
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reaux FeCl,, sucessivement dans des parties distinctes d'appareil. La première opération nécessite deux fois actant de chlore que la seconde. Pour ce motif, lors- qu'on opère de #-tte façon, le courant de chlore dilué venant de l'oxydear est divisé en an courant principal et an courant secondaire.
Avec un minerai ne comportant que du fer soas forme de sulfure, le rapport entre les deax courants est exactement de 2 : Si le minerai con- tient en oatre da nickel, oa toat aatra métal qui fixe et retient le chlore, le courant principal doit être aag- menté de façon correspondante.
Ep opérant de cette façon avec an coarant de chlore divisé,il est possible de réaliser an aatre perfectionne- ment, étant donné que le chlorure ferrique peat être produit sons forme de vapear par le coarant de chlore secondaire et qu'il peut être brûle dans l'état dilué dans lequel il se trouve. On évite ainsi une opération spécia- le de vaporisation da chlorare ferriqae qui constitue an inconvénient.
Le chlore produit de cette façon est plus dilaé qu'il ne le serait si le chlorare ferrique était vaporisé pour former une vapeur non diluée pour la com- bastion. Deux tiers de l'azote entrant avec l'air utilisé dans la combustion da chlorare ferrique, sont rejetés dans la production du chlorure ferreux, Le fer fixe et retient le chlore sous forme de chlorure ferreux non volatil, tandis que les autres gaz avancent avec le soufre. Un tiers de l'azote revient au brûleur. En travaillant de cette façon, lorsque le système en arrive à devenir con- tins, le chlore se trouve être à une concentration d'en- viron 18,5% à 25% mais une plus grande dilution est avantageuse dans la production du. soufre, pour les motifs exposés plus haut.
La présente invention est applicable à des produits artificiels, tels que des mattes et des concentrés, aussi
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bien qu'à des minerais sulfurés naturels. Quelle que soit la matière, elle est de préférence utilisée dans une for- me finement granulée. Dans les méthodes de travail par fournées, utilisant une charge stationnaire, un mélange de grana.les de différentes dimensions n'est pas aisément traversé par les gaz et il est recommandé cae le produit granulé soit amené en masses' de dimension de granale uniforme tolérable et que ces masses soient traitées séparément. On peut superposer des lits de différentes dimensions de granules.
D ans le dessin annexé au présent mémoire:
Fig. 1 est une vue schématique montrant une dispo- sition d'appareil utilisant une chambre de chloraration unique.
Fig. 2 est une vue schématique analogue, montrant deux chambres de chloro.ration mais sans vaporisear pour le chlorure ferrique.
Dans la fig. 1, le minerai ou. autre matière est ali- menté dans une chambre de chloraration 5 par une trémie 6, et passe au travers de la dite chambre à contre cou rant du gaz chlore qui arrive par un conduit 7 dû la chambre d.'oxydation (de combustion) 8. Dans la cambre 5, le chlore remplace le soufre et ce dernier se trouvant à la température la plas basse à laquelle il peut exister à l'état de vapeur, passe, dilué avec d'autres gaz, au travers du conduit 9 vers le condenseur 10, d'où du. sou- fre liquide est récupéré*:- en 11, et des gaz résiduaires sortent da système en 12.
Da chlorure ferrique solide et de la gangue (cette dernière pouvant contenir des chloru- res d'antres métaux tels que de nickel) descendent par le coudait 13 dans le vaporisear 14 où le chlorure ferri- qae est vaporisé et conduit au travers d'un tuyau 15 vers la chambre de combustion 8, cette dernière étant alimentés d'air fortement préchauffée arrivant par un conduit 16.
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De l'oxyde ferrique est recuper een 17 et la gangue est déchargée du vaporiseur en 18, ladite gangue étant, si nécessaire, traitée pour la récupération des produits de valeur non ferreux qui s'y trouvent. Le chlore repro- duit par combustion dans la chambre 8, retourne par le conduit 7 pour aller rencontrer de nouvelles charges de minerais ou autres matières contenant du fer et du soufre.
Dans la Fig. 2, le minerai ou autre matière se trou- vant dans la chambre de chloruration 5, est traité avec seulement les deux tiers environ du chlore reproduit dans la chambre de combustion 8 et donnant comme dans le cas de la Fig. 1, du soufre sous forme de vapear, qui avec les gazinertes passe vers le condenseur 10.
Du chlorure ferreux solide est déchargé de la chambre 5, en passant par le conduit 19, vers une seconde chambre de chlorura- tion 20 La conduite de chlore 21, partant de la chambre de combustion 8, possède un branchement en 22 d'où envi- ron les deux tiers du chlore du brûleur passent par une conduite 23, vers un générateur à ohlorare de soufre 24, d'où le chlorure de soufre va alimenter la chambre 5 pour effectuer la réaction ci-dessus décrite. Le tiers restant du chlore provenant du brûleur 8, passe par an conduit 25 vers la seconde 20, d'où la gangue est déchar- gée en 18, tandis que le chlorure ferrique vaporisé pro- duit dans la chambre 20, est conduit par la conduite 26 vers le brûleur 8.
L'alimentation en soufre clans la géné- rateur 24 peut âtre complétée suivant qu'il est nécessai- re par le soufre pour obtenu au condenseur 10 .
Dans les deux systèmes d'appareils montrés au des- sin, il peut être désirable d'interc aller des collecteurs de poussière dans les conduits 9 et les conduits 6. Dans la fig. 2, si on le désire, le conduit 25 peut être coupé pout l'intruduction de chlore additionnel, pour le cas où
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ceci serait nécessaire et les chambres de combustion 8, peuvent être pourvues de connexions pour l'introduction d'une faible quantité de gaz de gazogène lorsqu'on désire obtenir de l'oxyde ferrique en gros grains .
REVENDICATIONS.
1. Un procédé pour la production d'oxyde de fer et de soufre d'un degré de pureté élevé, à partir de minerais sulfurés contenant du fer avec ou sans autres sonstituants de valeur, ou à partir d'autres matières contenant du fer et du soufre, dans lequel on effectué an cycle de chlore- ration comprenant l'usage et la réutilisation du mena gaz chlore, caractérisé par ce que le chlore est utilisé dans un état de dilution et dans la proportion nécessaire pour déplacerle soufre comme tel, la dite dilution et la tem- pérature étant telles, que le soufre déplacé soit volati- lisé à l'état de vapeurs de soufre par, les dites vapeurs étant recueillies et condensées, et le chlore combiné avec le fer étant récupéré diane façon connue, par combus- tion aveo de l'air sous forme de vapeur de chlorure fer- rique,
la combustion donnant de l'oxyde ferrique et du chlore dilué qui retourne dans le cycle.