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" Perfectionnements aux procèdes et aux ap- pareils pour le traitement des muerais contenant des sulfures."
La présente invention se rapporte à un procédé perfectionné et à un appareil perfectionné pour le traitement des minerais contenant des sul- fures. Bien que l'invention ne soit pas linitée à cette application, elle est particulièrement indiquée pour le traitement des minerais contenant du zinc.
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Jusque présent, pour produire le zinc, il était nécessaire que la matière première contenant le zinc --,-enferme ce métal sous forme d'oxyde sans qu'on ait à tenir compte du fait que la matière @@@@- mière devait être réduite soit par l'ancien procédé à la cernue, soit par le procédé électrolytique.
Malheureusement, les minerais de zinc les plus abon- dants sont ceux qui contiennent ce métal sous forme directement de sulfure, lequel ne semble pas avoir été reduit à l'état de métal jusqu'à présent par un procede connu quelconque. Pour réaliser la réduction, il a été nécessaire jusque présent, de griller de minerai de sulfure de zinc pour amener ledit sul- fureà la forme d'oxyde. L'oxydation s'accompagne d'une réaction axe-thermique énergique. Le sulfure de zinc est une matière très dense et son oxydation a lieu à une vitesse très faible et uniquement sur ses surfaces exposées.
Jadis, on grillait généralement le minerai-.' de sulfure de zinc dans des fours alimentés à la main et d'une construction primitive. Mais, en rai- son de l'augmentation du prix de la main d'oeuvre et de la difficulté de recrutement des travailleurs habiles, on a adopté plus recelant différents types de fours mécaniques. Toutefois il ne semble pas qu'aucun des fours inventés jusqu'à présent puisset /fin produiraà la/@@@@ des opérations, unminerai sensiblement exempt de soufre sans utilisantion de combusiibles. En d'autres termes, les types ordi- nairez de fours sont incapables de réaliser un gril- lage à fond.
Dans tous les cas, il a été nécessaire jusqu'à -présent de brûler une certaine quantité de
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combustibles tels que le charbon, l'huile, le gaz, etc... pour achever le grillage du minerai . Sauf en ce qui concerne l'augmentation de la dépense en combustibles, il n'en résulte pas d'inconvénients si les produits de combustion ne doivent pas être utilisés pour la fabrication de l'acide sulfùrique.
Mais, si l'on désire fabriquer do l'acide sulfurique il est nécessaire de disposer d'un gaz riche en anhy- dride sulfureux et exempt de cota-.osés de carbone.
La nécessité de séparer les produits de combustion dérivés du carbone d'avec les composés du soufre a conduit à l'utilisation de fours assez compliquées et pourvues de soles à moufles dans lesquels la chaleur est transmise à partir des produits de combustion chauds, du combustible carboné au minerai: de sulfure traité, cette chaleur étant transmise à travers des parois réfractaires convenables. Inefficacité de cette façon de procéder qui était en usage jusqu'à présent semble évidente.
Dans l'opération ordinaire de grillage, le dégagement de la chaleur est extrêmement rapide au commencement du grillage, alors que le soufre ést présent en grande quantitéet cedégagement est au contraire extrêmement lent vers la fin du grillage lorsque la quantité de soufre disponible est insuf- fisante. Il y avait donc dans la pratique jusqu'à cejour un dégagement excessif de chaleur au commen- cement et un dégagement insuffisant à la fin du grillage.
On a proposé déjà d'introduire le mine- rai à l'état naturel, c'est-à-dire avant son gril- lage en différents points du four.. Dans un des types connus de fours( le four à griller étagé de
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McDougal) et dans des modifications apportées ensui- te audit four, le minerait à griller est amené à circuler d'une façon progressive d'étage en étage au moyen d'un dispositif mécanique approprié pourvu d'un certain nombre de bras destinés à remuer le minerai-';.
Dans ce type antérieur de four, on a prévu des dispositifs destinés à alimenter en minerait non grillé les soles inférieures et l'activité de l'oxydation a été augmentée de façon qu' il est devenu presque possible d'assurer le grillage à fond du minerait sans qu'on doive utiliser du combustible auxiliaire.
Cette opération pourrait s'appeler un grillage au- togène, Dans le type bien connu de fours utilisés jusque présent, on a grillé le minerait de zinc jusqu'à, ce qu'il ne contienne plus qu'environ 4 à 4 1/2 % de soufre résiduel sans nécessité d'ajouter un combustible carboné auxiliaire.
Un des buts de la présenteinvention est d'assurer sensiblement le même résultat mais par un procédé différent et plus efficace qui sera décrit dans ce qui suit. L'invention s'applique.en outre d'une façon plus particulière au grillage à fond de minerai de sulfure, de façon que l'on puisse ex- traire uniquement de l'acide sulfurique des produits gazeux dégagés.
L'invention a également pour objet un ap- pareil perfectionné grâce auquel le soufre indus- triel ou natif peut être brûlé sans quele soufre vienne en contact nuisible avec le minerai' traîté.
L'invention ressort clairement de la description sui- vante qui se réfère au dessin annexé, sur lequel,
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La figure 1 est une coupe longitudinale à travers un appareil présentant certaines caracté- ristiques de la présente invention;
La figure 2 est un plan dudit appareil;
La figure 3 est une vue en élévation d'un four à griller;
La figure 4 est une coupe à plus grande échelle, suivant 4-4 de la figure 2, montrant certains détails d'exécution;
La figure 5 enfin, est une coupe verti- cale suivant 5-5 de la figure 4.
Si on se rapporte aux détails du dessin, /de grillage- on voit qu'on a désigne par 10 un four/ possédant plusieurs plateaux 12 superposés , sur lesquels le minerait est amené à partir de la trémie 14, le minerai cheminant progressivement de haut en bas du four, par suite de l'action des bras 16 (refroidis par de l'air) qui remuent le minerait; ces bras sont supportés par un arbre central creux 18 actionné par un mécanisme 20 que commande un moteur convenable.
On a prévu un réservoir en acier 22 con- tenant un serpentin à vapeur 24 destiné à main- tenir à l'état fondu une masse de soufre désignée par 26, Ce soufre peut être amené par des tuyaux convenables à chemiser de vapeur dsignés par 28 à plusieurs brûleurs à soufre désignés par 30.
Chacun des tuyaux 28 est pourvu d'un robinet 32 grâce auquel on peut régler à la main, d'une façon précise, la quantité de soufre lipide amenée aux brûleurs.. Chacun des brûleurs 30 est enfermé dans une chambre 34 fixée à l'enveloppe extérieure
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de l'appareil à griller, Comme on le voit nettement sur les figures 4 et 5, chacun des brûleurs 30 comporte plusieurs cuvettes superposées 36 ayant toutes des pattes 38, grâce auxquelles on peut faire supporter lesdites cuvettes tout en maintenant entre elles un écartement convenable,, Toutes les cuvettes présentent des tubulures de trop plein 40 qui servent à maintenir le niveau du soufre à la hauteur indiquée par 42 sur la figure 4.
Grâce à cette organisation, il est impossible que le soufre fondu dans les différentes cuvettes 36 dé- borde ou vienne en contact dtune façon indésirable / minerai avec le/ traita sur la sole du four à griller. Le trop plein 40 de la cuvette inférieu- re 36 décharge dans un réceptacle 44 pourvu d'un orifice d'évacuation 46 aboutissant à son tour dans un tuyau 48 qui conduit à un récipient approprié quelconque placé à l'extérieur du four à griller,
Pour entretenir la combustion du soufre fondu amené dans les différentes cuvettes 36 des brûleurs 30, on a prévu des moyens destinés à in- troduire (le l'air chauffé dans les chambres 34 qui renferment les cuvettes dans lesquelles s'effectue la combustion,,
Comme on le voit clairement sur les figu- res 1, 2 et 3, de l'air est amené sous pression au moyen d'un ventilateur ou d'une soufflerie ap- propriée 50 à travers un tuyau 51 dans l'arbre creux 18, cet air senvant à refroidir l'arbre et /16 les divers bras agitateurs,/ L'air, en passant à travers ltarbre 18 'et lesdits bras, est chauffé
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et une certaine partie de cet air passe, à travers /d'air une soupape de réglage/ 52, dans un tuyau descendant
54.
Dans ce tuyau sent intercalésun indicateur de débit 56 et un robinet de réglage 58 au uoyen duquel l'opérateur peut fournir exactement la quan- tité nécessaire d'air pour assurer la combustion dans le four et pour maintenir également une propor- tion convenable d'air et de soufre,
Des tuyaux d'embranchement 56' font com- muniquer l'extrémité inférieure du tuyau 5 avec les différents brûleurs. Chacun de ces tuyaux d'em- branchement est pourvu d'un robinet de réglage 58 et d'un tube manométrique 60 au Doyen duquel l'o- pérateur peut déterminer et maintenir exactement la pression de l'air fourni aux brûleurs.)
Le sulfure de zinc, lorsqu'il est de bonne qualité, contient généralement environ 30%. de soufre.
Lorsque l'on amène du minerait non grillé, camme on le faisait jusqu'à présent, dans Ici. zone où la cha- leur est généralement insuffisante, l'addition de soufre considéré comme combustiblen'est que de 30% du poids du minerait en question, lorsqu'on tra- vaillait conformément aux procédas connus.
Conformément au procédé qui fait l'objet de la présente invention, au lieu d'ajouter le sou- fre à titre de combustible sous la forme d'un minerais solide contenant des sulfures, on ajoute du soufre à 100 % @@@@@@@comme combustible. Ceci peut tre réalisé par l'introduction de soufre natif ou de sou- frepur et d'air chaud.
Aux températures ordinaires, le soufre est solide. Il se présente généralement sous forme de
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morceaux ei il est plutôt difficile de l'obtenir dans un état de grande division tel que cela serait nécessaire pour que l'on puisse régler exactement les quantités quton introduit en différents points d'un four à griller.
Pour écarter cet inconvénient,on fond le soufre conformément au présent procédé et on intro- duit le liquide obtenu par fusion à travers des tuyaux convenables à chemiser de vapeur en différents endroits du four à griller. L'amenée du soufre li- qui de en un endroit voulu quelconque du four à gril- ler est réglée par un simple robinet ainsi qu'on l'a dit plus haut.
Le soufre fond à une température basse (environ 116,5 ) et cette température peut être atteinte facilement lorsqu'on utilise de la vapeur à une pression de 7 kg. par cm2 environ, c'est-à- dire, à une température de 164 .
Lorsqu'on grille à fond du minerait de zinc, il est nécessaire d'élever la température sur le dernier plateau, à 900 ou davantage pour dissocier le sulfurede zinc restant; la température de disso- ciation est de 767 . mais la température de 900 / est étant/nécessaire cependant pour obtenir la dissocie,- tion complète et rapide dans la couche de minerait Pour atteindre cettetempérature élevée, il était nécessaire, jusqu'à présent, d'utiliser pour le grillage à fond exclusivement un combustible sous forme de charbon ou d'hydrocarbures.
Si les gaz ré- sultant du grillage doivent tre utilisés pour la fa- Quantité de brication de l'acide sulfurique, la/@@@@@@@uti- combustible lisée doit être réstreinte, indépendamment des autres
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considérations économiques, et dans tous les cas, la teneur des produits de combustion en eau et en anhydride carbonque réduit l'efficacité de l'installation pour la fabrication de l'acide. Il est @@@@@@@ à moulfles et d'éviter le contact avec le minerais en traitement, les produits de combustion étant étant déchargés dans l'atmosphère. lu chaleur de combustion est transmise au minerais traité par conduction à travers les parois réfractaires.
-Pour éviter l'utilisation de combustibles de la nature du charbon ou des hydrocarbures et les inconvénients qui en résultent, on utilise, conformément à l'invention, du soufre natif. Toutefois, pour obtenir une utilisation satisfaisante de son pouvoir calorifique il est préférable de le brûler dans les conditions suivantes.
Dans la mise en oeuvre de la présente invention on on admet de l'air chauffé préalalbement à 2500 mais, de préférence à une température plus élevée encoreo Cet air est prélevé avantageusement de la masse d'air utilisé pour refroidir l'arbre et les bras agitateurs du four à griller, la quantité d'air admis étant limitéede façon à atteindre une combustion presque parfaite du soufre avec une teneur de 15 % ou plus d'anhydride sulfureux dans les produits de combustion qui sortent du brûleur à soufre. La température de combustion réalisée par ce procédé strictement contrôlé est théoriquement de 1225 et, si l'on tient compte, comme il convient de toutes les pertes de chaleur, on atteint dans la pratique un niveau de tempévature de
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900 à 1000 .
Dans la pratique on a obtenu de bons ré- sultats et on a réalisa le grillage à fond. du mi- nerai de zinc en consommant de 10 à 12 % de soufre natif à titre de combustible. On brûle donc environ 100 à 120 kg. de soufre natif pour chaque tonne de minerait non grillé.
Pour maintenir les conditions les plus favorables au grillage, on amène dans les brûleurs de l'air de préférence chauffé préalablement et soumis à une certaine pression, en quantité réglée exactement par rapport à la quantité de soufre utilisée, de façon à maintenir une température qui /900 ne soit pas inférieure à/85 au niveau de la sole inférieure du four à griller Dans ces conditions les produits de combustion qui s'échappent du brûleur contiendront de 10 à 15 % d'anhydride sulfureux ou davantage.
Conformément à la figure 1, le soufre fondu est amené par pesanteur dans le. cuvette su- périeuredu brûleur et le débit du soufre amené est réglé exactement au moyen d'un robinet. Le robinet permet à l'opérateur de régler exactement la quantité de soufre amenée par rapport à la quantité d'air fournie au brûleur, de manière à maintenir les conditions les plus favorables de fonctionnement.
Au lieu d'assurer l'alimenta- tion en soufre par l'effet de la pesanteur, il est
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/ un s 33 j préférable, dans la pratique, de l'amener dans le brûleur suivant ni débit exactement déterminé au moyen d'une pompe à engrenages et de régler l'ar- rivée dans le brûleur par rapport à l'amende du
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combustible, car il est bien entendu, en raison de ce qui précède, qu'une des caractéristiques impor- tantes de l'invention réside dans le maintien exact d'un rapport déterminé entre la quantité de combus- tible et la quantité d'air fournies au four, grâce à quoi on réalise une combustion presque parfaite du soufre de façon que les produits de combustion sortant du brûleur ne contiennent, de préférence, pas moins de 10 % d'anhydride sulfurer.
L'observation des conditions précitées permet de maintenir la température entre 900 et 1000 à la partie inférieure de l'appareil.
Bien que dans ce qui précède on ait décrit d'une façon précise certaines quantités de soufre utilisées à titre de combustible et certaines tem- pératures considérées comme préférables, il est bien entendu que ces indications ne sont données qu'à titre d'exemples et non pas dans un sens limitatif.
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1.- Procédé pour le traitement de mine- rais contenant des sulfures tels que la blende, caractérisépar le faitqu'on grillele minerai dans un four et qu'on y introduit de la vapeur de soufre pour atteindre une température permettant d'accé- lérer l'oxydation du minerai.