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Perfectionnements à la réduction de minerais de métaux suscep- tibles de se volatiliser.
La présente invention concerne la réduotion de minerais de métaux susceptibles de se volatiliser, par exemple le zino' @ aplomb, le bismuth, l'antimoine, l'arsmeic, le mercure.
Le but de la présente invention est de fournir un prooé- dé et un appareil perfectionnés pour la réduction de oes minerais.
Dans le brevet No 354,067, daté du 18 septembre 1928, on .
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a déorit et revendiqué, pour la réduction de minerais de fer, un prooédé et un appareil dans lesquels la oharge est introdui- te à la base d'une oornue verticale et repoussée vers le haut dans oelle-oi par un pilon vertical de façon que la oharge du minerai et les gaz mis en liberté se meuvent tous deux dans la même direction, les gaz étant extraits du sommet de la chambre de réduction et brûlés dans une ohambre de combustion contigue, de telle sorte qu'il règne une différenoe de température plus ou moins uniforme entre les chambres de réduotion et de oombus- tion sur toute leur hauteur.
Suivant la présente invention, il est proposé d'adopter le principe et l'appareil du brevet indiqué ci-dessus pour réou- pérer le zino, le plomb et les autres métaux volatilisables, oom- me le bismuth, l'antimoine, l'arsenic et le meroure de leurs mi- nerais bruts naturels, avec ou sans grillage préalable ou trai- tement mécanique ou autre moyen de concentration ou d'élimina- tion du soufre.
Suivant la présente invention, le procédé d'obtention du zinc, du plomb et d'autres métaux susceptibles de vaporisa- tion à partir des minerais naturels oonsiste à pulvériser le mi- nerai et à faire passer la charge pulvérisée de minerai et de matière carbonée, aveo ou sans de la chaux eu du' oaloaire, dans une chambre de réduction ohauffée par des gaz en combustion dans une ou plusieurs chambres adjacentes, dans la même direo.. tion que la direction du mouvement des gaz mis en liberté dans la chambre de réduotion,à introduire les gaz mis en liberté et le métal volatilisé dans une chambre commune,à séparer le métal et à brûler les gaz produits dans la ou les chambres de combus- tion en question, ce qui fournit la chaleur nécessaire pour l'o- pération de réduotion.
On voit donc que l'on modifie le procédé et l'appareil décrits au brevet antérieur par le fait qu'on extrait ensemble le métal volatilisé et les gaz chauds de la chambre de réduction
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et qu'on les fait passer dans une chambre de conformation appro- priée d'où les gaz sont conduits séparément au sommet de la chambre de combustion et sont brûlés dans celle-ci, comme dans le brevet antérieur.
La présente invention va être expliquée à titre d'exem- ple aveo référence au dessin annexé dont la moitié de gauche est une Coup par la ohambre de réduotion et la moitié de droi- te est une coupe dans une chambre de combustion.
Si l'on se rapporte au dessin, on voit que l'appareil oomprend entre autres une ohambre de réduction 10 et une cham- bre de oombustion 11 contigu à la précédente. La charge est envoyée dans la chambre 10 au moyen d'une cheminée oblique 12, d'un pilon horizontal 13 fonctionnant par intermittences dans un cylindre 14 et destiné à introduire la charge par intermit- tenoes dans un cylindre 15 sur le sommet d'un pilon vertical 16 à mouvement de va-et-vient intermittent, la charge étant suppor tée pendant le mouvement du pilon 16 vers le bas par un robinet à une seule voie 17 actionné par la tige 18 du pilon. L'appa- reil d'alimentation qui vient d'être déorit est sensiblement identique à oelui du brevet antérieur et fonctionne de la même manière.
La gangue est évaouée par une lumière 20 et les gaz et les matières volatiles sont envoyées en descendant par une oavité 22 qui est créée dans la maçonnerie et communique avec la ohambre 11, pour parvenir .dans une chambre 23 destinée à être refroidie par une chemise d'eau 21 ou d'autres moyens de refroidissement. Les gaz s'élèvent de la chambre 23 par une se- oonde cavité 24 ménagée dans la maçonnerie et pénètrent dans une conduite générale 1 qui alimente la chambre de combustion 11 dans laquelle les gaz sont brûlés aveo l'air nécessaire four- ni par une conduite 25 placée au-dessus de la construction.
L'air pour la oombustion peut être réchauffé par exemple par le fait qu'il passe dans une chemise entourant l'orifice 20 de dé- chargement de la gangue, ou autrement.
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Le métal et les impuretés du bain sont séparés sui- vant leur poids spécifique respectif et un prooédé de sépara- tion des métaux peut être oité à titre d'exemple dans le cas du traitement par ce procédé d'un minerai de zinc et de plomb, le plomb étant séparé du zino par suite de son poids spécifi- que élevé et étant soutiré du bain à un niveau différent, les métaux étant extraits à l'état liquide.
Les vapeurs métalliques résiduelles éventuellement oon- tenues dans les gaz provenant de la chambre de réduction sont oxydées dans la ohambre de oombustion et sont retenues dans la suite dans des laveurs appropriés et des collecteurs de pous- sière, pour être renvoyés dans la charge principale ou oonser- vés en vue de l'emploi comme oxydes.
La gangue du minerai est évacuée de façon continue d'un endroit situé près du sommet de la cornue et peut être soumise à un traitement par l'addition de vapeur ou d'eau en proportions telles que la vapeur ou l'eau et le carbone d'un combustible résiduel éventuellement contenu dans la gangue sont transformés en 00 et en hydrogène par la chaleur sensible de la gangue, et à un refroidissement poussé plus loin par le réohauffage de l'air nécessaire pour la combustion; on dispose ensuite de la gangue après récupération des ingrédients de valeur qui y res- tent éventuellement contenus.
Le fonctionnement se fait comme suit, si l'on prend par exemple un minerai sulfuré complexe contenant : zine 20, plomb 5, antimoine 3, soufre 12 et une gangue siliceuse.
Suivant le présent procédé, 100 parties de ce minerai sont intimement mélangées à 40 parties de calcaire et 15 par- ties de carbone.
Sous l'influence de la chaleur appliquée à la charge dans la cornue, le calcaire est décomposé et il en résulte un échange chimique entre le soufre des sulfures t l'oxygène de la chaux de sorte que l'affinité prépondérante du calcium pour
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le soufre provoque concurremment la formation de sulfure de calcium.
Les métaux mis en liberté ont ainsi la possibilité de se oombiner à l'oxygène libéré provenant de la chaux et de for- mer des oxydes, mais ces derniers sont immédiatement attaqués par l'oxyde de oarbone formé par l'action réoiproque de l'aci- de oarbonique du calcaire et du oarbone libre de la charge de oharbon, et les métaux restent à l'état libre.
Dans le cas du zino, les réaotions chimiques peuvent être résumées comme suit :
ZnS + CaO + C = Zn (vapeurs) + CaS + 00
La température de la oornue est suffisamment élevée pour volatiliser les métaux libres et ceux-ci quittent la oor- nue à l'état de fumées métalliques avec les gaz de la cornue, hors desquels les fumées métalliques peuvent être condensées par l'application d'un appareil approprié de refroidissement, qui dans l'installation représentée est la chemise d'eau 21.
Si on désire augmenter la température de la cornue par la combustion d'une plus grande quantité de gaz de chauffage, la procédé permet l'addition de oaloaire en excès de la quanti- té oi-dessus indiquée ohimiquement néoessaire, aveo le oarbone requis dans la proportion de 100 du premier pour 12 du,second, la chaleur de la oornue provoquant la dissociation du calcaire et la formation immédiate d'oxyde de oarbone oombustible.
La charge est introduite dans la chambre de réduction de la manière déorite plus haut, et lorsqu'elle atteint le som- met de la ohambre, la gangue est déohargée par la lumière 20, les gaz et les matières volatiles passent dans la ohambre 23, les gaz étant ensuite introduits dans le sommet de la chambre de combustion, et les matières volatiles traitées de la maniè- re déorite ci-dessus.
Lorsque les gaz sont brûlés, ils sont suffisants pour produire la chaleur nécessaire pour l'action chumique et pour
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la volatilisation du zino, du plomb et d'autres métaux vola- tilisables. La chaleur des gaz sortante est utilisée aussi pour fournir la chaleur pour fondre le ou les produits métal- liques oondensés. A cet effet, après avoir brûlé dans la oham- bre 11, les gaz sont envoyés par le passage de sortie 30 dis- posé à proximité de la chambre 23. Le métal dans la chambre 23 peut ainsi être retiré à l'état liquide par le trou de oou- lée 31.
L'emploi de chaux ou de oaloaire ou d'un autre oxyde ou carbonate remplit le double but (1) de produire une quan- tité suffisante de CO2 qui lors de la réaction aveo le oarbo- ne présent dans la charge et en même-temps que d'autres réao- ayant tions du oarbone s'il y en a, fournit un gaz/lorsqu'il est brûlé convenablement, une puissance calorifique égale aux be- soins de ohaleur de toute la charge aveo les besoins subsé- quents de la fonte et de l'affinage des condensais;
et (2) de fournir un moyen d'empêcher la mise en liberté nuisible d'anhydride sulfureux dans les gaz de sortie en transformant ce soufre en un sulfure, un sulfite ou un sulfate par réaction et combinaison avec la chaux ou le oaloaire ou un autre oxyde ou oarbonate approprié mélangé au minerai, le sulfure, le sul- fite ou,le sulfate ainsi formé étant inoorporé dans la gangue.
L'emploi de la présente invention évite la nécessité d'un grillage antérieur dans le but d'expulser le soufre à l'état d'anhydride sulfureux ou l'aoide oarbonique des oarbo- nates, et produit l'obtention économique et efficace du zinc, du plomb et d'autres métaux volatilisables à partir de leurs minerais, séparément ou ensemble.
La présente invention fournit en outre un moyen de procurer la totalité de la chaleur nécessaire pour le traite- ment au moyen des gaz résultant de la réaction de la charge (après qu'elle a été amorcée par le chauffage extérieur au moyen de combustible), le calcaire ou un autre carbonate oon-
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tenu dans la charge n'augmentant pas seulement la fourniture de gaz jusqu'aux besoins thermiques, mais procurant en même temps un moyen d'éliminer les constituants sulfurés tels que le sulfure de calcium, le sulfite ou le sulfate de calcium à la place de son élimination désagréable à l'état d'anhydride sulfureux.
REVENDICATIONS : @
1.- Le procédé de réoupération de zino, de plomb et d'autres métaux susceptibles dé se volatiliser, à partir de minerais naturels, consistant à pulvériser le minerai et à fai- re passer la charge pulvérisée de minerai et de matière oarbo- née, aveo ou sans chaux ou oalcaire, à travers une chambre de réduction ohauffée par des gaz brûlant dans une ou plusieurs chambres adjaoentes, dans la même direction que la direction du mouvement des gaz mis en liberté dans la ohambre de réduc- tion, à introduire les gaz mis en liberté et le métal volatili- sé dans une chambre oommune, à séparer le métal et à brûler les gaz produite dans la ou les chambres de combustion ci-dessus mentionnées, ce qui fournit la ohaleur nécessaire pour l'opé- ration de réduction.
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Improvements to the reduction of metal ores liable to volatilize.
The present invention relates to the reduction of ores of metals liable to volatilize, for example zino '@ plumb, bismuth, antimony, arsmeic, mercury.
The object of the present invention is to provide an improved process and apparatus for the reduction of minerals.
In Patent No. 354,067, dated September 18, 1928, we.
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has deorised and claimed, for the reduction of iron ores, a process and apparatus in which the load is introduced at the base of a vertical hole and pushed upwards into it by a vertical pestle so that the ore load and the released gases both move in the same direction, the gases being extracted from the top of the reduction chamber and burnt in a contiguous combustion chamber, so that there is a temperature difference more or less uniform between the reduction and combustion chambers over their entire height.
According to the present invention, it is proposed to adopt the principle and apparatus of the above-mentioned patent for re-cutting zino, lead and other volatilizable metals, such as bismuth, antimony, arsenic and meroure from their natural crude ores, with or without prior roasting or mechanical treatment or other means of concentrating or removing sulfur.
According to the present invention, the process for obtaining zinc, lead and other metals capable of vaporization from natural ores consists of pulverizing the ore and passing the pulverized charge of ore and carbonaceous material. , with or without lime or oaloaire, in a reduction chamber heated by burning gases in one or more adjacent chambers, in the same diro .. tion as the direction of movement of the gases released in the chamber of reduction, to introduce the released gases and the volatilized metal into a common chamber, to separate the metal and to burn the gases produced in the combustion chamber (s) in question, which provides the heat necessary for the combustion. Reduction operation.
It can therefore be seen that the process and apparatus described in the prior patent are modified by the fact that the volatilized metal and the hot gases are extracted together from the reduction chamber.
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and passed through a suitably configured chamber from which the gases are conducted separately to the top of the combustion chamber and are burnt therein, as in the prior patent.
The present invention will be explained by way of example with reference to the accompanying drawing, the left half of which is a cut through the reduction chamber and the right half is a cut in a combustion chamber.
Referring to the drawing, it can be seen that the apparatus includes, inter alia, a reduction chamber 10 and a combustion chamber 11 contiguous to the preceding one. The charge is sent to the chamber 10 by means of an oblique chimney 12, a horizontal pestle 13 operating intermittently in a cylinder 14 and intended to introduce the charge intermittently into a cylinder 15 on the top of a vertical ram 16 with intermittent reciprocating motion, the load being supported during the movement of ram 16 downward by a single-way valve 17 actuated by rod 18 of the ram. The power supply apparatus which has just been deorit is substantially identical to that of the prior patent and functions in the same manner.
The matrix is evaouée by a light 20 and the gases and the volatiles are sent downwards by an oavity 22 which is created in the masonry and communicates with the chamber 11, to arrive. In a chamber 23 intended to be cooled by a jacket water 21 or other cooling means. The gases rise from the chamber 23 through a second cavity 24 made in the masonry and enter a general pipe 1 which supplies the combustion chamber 11 in which the gases are burnt with the necessary air supplied by a pipe 25 placed above the construction.
The air for combustion can be heated, for example, by passing it through a jacket surrounding the gangue discharge port 20, or otherwise.
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The metal and the impurities in the bath are separated according to their respective specific gravity and a method of separating the metals can be used by way of example in the case of the treatment by this method of a zinc and lead ore. the lead being separated from the zino due to its high specific weight and being withdrawn from the bath at a different level, the metals being extracted in the liquid state.
Residual metallic vapors possibly oon- tained in the gases coming from the reduction chamber are oxidized in the combustion chamber and are subsequently retained in suitable scrubbers and dust collectors, to be returned to the main charge or oreserved for use as oxides.
The gangue of the ore is continuously discharged from a location near the top of the retort and can be subjected to treatment by the addition of steam or water in proportions such as steam or water and carbon of a residual fuel possibly contained in the gangue are transformed into 00 and into hydrogen by the sensible heat of the gangue, and to further cooling by the reheating of the air necessary for combustion; the gangue is then disposed of after recovery of the valuable ingredients which may remain contained therein.
The operation is as follows, if we take for example a complex sulphide ore containing: zine 20, lead 5, antimony 3, sulfur 12 and a siliceous gangue.
According to the present process, 100 parts of this ore are intimately mixed with 40 parts of limestone and 15 parts of carbon.
Under the influence of the heat applied to the filler in the retort, the limestone is decomposed and a chemical exchange results between the sulfur of the sulphides and the oxygen of the lime so that the predominant affinity of calcium for
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sulfur concurrently causes the formation of calcium sulphide.
The released metals thus have the possibility of combining with the oxygen liberated from the lime and of forming oxides, but the latter are immediately attacked by the carbon oxide formed by the reciprocal action of the oxides. the carbonic acid of the limestone and the free carbon of the carbon load, and the metals remain in the free state.
In the case of zino, the chemical reactions can be summarized as follows:
ZnS + CaO + C = Zn (vapors) + CaS + 00
The temperature of the retort is high enough to volatilize the free metals and these leave the oor as metallic fumes with the retort gases, out of which the metallic fumes can be condensed by the application of a suitable cooling device, which in the installation shown is the water jacket 21.
If it is desired to increase the temperature of the retort by the combustion of a greater quantity of heating gas, the process allows the addition of oaloa in excess of the quantity above indicated ohimically necessary, with the oarbon required in the process. the proportion of 100 of the first to 12 of the second, the heat of the oornue causing the dissociation of the limestone and the immediate formation of oombustible carbon oxide.
The charge is introduced into the reduction chamber in the manner described above, and when it reaches the top of the chamber, the matrix is released by the port 20, the gases and volatiles pass into the chamber 23, the gases then being introduced into the top of the combustion chamber, and the volatiles treated in the manner described above.
When the gases are burned, they are sufficient to produce the heat necessary for the chemical action and for
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the volatilization of zino, lead and other volatilisable metals. The heat from the outgoing gases is also used to provide the heat to melt the corrugated metal product (s). For this purpose, after having burned in the chamber 11, the gases are sent through the outlet passage 30 disposed near the chamber 23. The metal in the chamber 23 can thus be withdrawn in the liquid state by the orifice 31.
The use of lime or oaloa or of another oxide or carbonate fulfills the double purpose (1) of producing a sufficient quantity of CO2 which, during the reaction with the carbon present in the charge and at the same time. time that other reactions of the carbon, if any, provide a gas / when properly burned, a heat output equal to the heat requirements of the whole load with the subsequent heat requirements of the whole load. melting and refining of condensates;
and (2) to provide a means of preventing the deleterious release of sulfur dioxide into the exhaust gases by converting this sulfur into a sulfide, sulfite or sulfate by reaction and combination with lime or aloe or a another suitable oxide or carbonate mixed with the ore, the sulphide, sulphite or, the sulphate thus formed being inorporous in the gangue.
The use of the present invention obviates the need for prior roasting for the purpose of expelling sulfur in the form of sulfur dioxide or carbon dioxide from the carbonates, and results in the economical and efficient production of carbon dioxide. zinc, lead and other metals volatilizable from their ores, separately or together.
The present invention further provides a means of providing all of the heat necessary for the treatment by means of the gases resulting from the reaction of the feed (after it has been initiated by the external heating by means of fuel), limestone or other carbonate oon-
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held in the load not only increasing the gas supply to thermal needs, but at the same time providing a means of removing sulfur constituents such as calcium sulfide, sulfite or calcium sulfate instead of its disagreeable elimination in the state of sulfur dioxide.
CLAIMS: @
1.- The process of re-cutting zino, lead and other metals liable to volatilize, from natural ores, consisting of pulverizing the ore and passing the pulverized charge of ore and carbonaceous matter , with or without lime or lime, through a reduction chamber heated by gases burning in one or more adjoining chambers, in the same direction as the direction of movement of the gases released in the reduction chamber, to be introduced the gases set free and the metal volatilized in a common chamber, to separate the metal and to burn the gases produced in the combustion chamber (s) mentioned above, which provides the heat necessary for the operation reduction.