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Procédé de grillage de pyrites ou de sulfure de fer.
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Dans le grillage des pyrites (FeS2) on élimine l'atome de soufre instable à une température relativement basse, et on peut faire réagir le sulfure de fer résiduel (FeS) avec de l'air (oxygène) de manière à en obtenir un gaz contenant de l'anhydride sulfureux et un produit solide con- sistant essentiellement en oxyde de fer, à relativement fai- ble teneur en soufre. Au cours de cette réaction exothermi- que, spécialement lorsqu'il s'agit d'obtenir un gaz riche en anhydride sulfureux, il se peut que la température devienne si élevée que le sulfure de fer commence à entrer en fusion, ce qui a pour résultat d'empécher une réaction complète, de diminuer la valeur de l'oxyde de fer et de rendre difficile le
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détournement du produit solide.
Le but principal de la pré- sente invention est de procurer un procédé destiné à permet- tre de régler la température de la réaction en question et de surmonter les difficultés mentionnées, et grâce auquel on peut obtenir un oxyde de fer sensiblement libre de soufre.
Suivant l'invention, on règle la température de la combustion du sulfure de fer avec l'air, en alimentant la zone de réaction d'un gaz relativement froid, consistant en anhydride sulfureux et/ou azote, qu'on obtient préférablement en refroidissant une partie du gaz qui se dégage de la zone de combustion, et en la faisant circuler, après l'avoir éven- tuellement enrichie en anhydride sulfureux ou en azote, par un traitement ou :'une addition convenables. On peut régler la vitesse de circulabion du gas ainsi que son refroidisse- ment, en vue de maintenir la température de la réaction dans les limites voulues, qui varient généralement entre 800 et 1000 C.
Afin d'obtenir un bon rendement, on préfère généra- lement procéder à une température aussi élevée que possible, tout en évitant de faire fondre la matière. (Le point de fu- sion du sulfure de fer pur est d'environ 11700C. mais, en pratique, il varie selon la quantité d'impuretés présentes, et la tempéra bure moyenne est de 950 C approximativement; l'oxyde de fer lui-même;, n'entre en fusion qu'à 1500 C envi= ron).
Pour mesurer la température, on utilise préférable- ment un dispositif exact et sensible, grâce auquel on peut,, sans aucun risque, employer une température de travail beau- coup plus proche de celle de fusion que ce n'a été possible jusqu'à maintenant.
Dans le traitement des pyrites, on peut procéder simultanément à la conversion en oxyde de fer et à la distil-
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lation de l'atome instable de soufre, en enfournant les pyri- tes par la partie supérieure d'un four de grillage rotatif ou à cuve, ou d'un four mécanique, en injectant de l'air au bas du four, en retirant une partie des gaz de combustion chauds en un point ou niveau intermédiaire du four auquel ces gaz ne contiennent que peu ou pas d'oxygène ou de soufre libre, en refroidissant cette partie des gaz (préférablement dans une chaudière à chaleurs perdues) et en les ramenant au bas du four, éventuellement avec l'air, ou une partie de celui-ci.
La distillation de l'atome de soufre instable a lieu pendant la descente des pyrites dans la partie supérieure du four, et la combustion du sulfure de fer a lieu dans la partie inférieure de ce dernier. Les gaz de combustion de la zône inférieure consistent sensiblement en anhydride sulfu- reux et en azote. On retire et on fait circuler une partie de ces gaz, ainsi que c'est expliqué, le restant s'élevant à travers la partie supérieure du four et emportant avec lui le soufre libre, formé au cours de la distillation des py- rites.
On peut avantageusement traiter ces gaz sortants, en vue d'en récupérer le soufre et l'anhydride sulfureux, ou bien on peut les faire passer à travers une couche de coke incandescent, afin de réduire l'anhydride sulfureux en sou- fre, et en extraire tout le soufre libre, après refroidisse- ment, par sédimentation, précipitation ou tout autre procédé convenable. Eventuellement,on peut ajouter aux gaz une cer- taine quantité d'air, avant la phase de réduction au coke, afin de maintenir la température de réaction nécessaire à celle-ci.
Sur le dessin annexé, qui représente plusieurs for- mes de réalisation de l'invention, les figures de 1 à 3 mon- trent schématiquement des installations pour le traitement
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des pyrites ou du sulfure de fer.
Sur la Fig. 1, le chargement des pyrites en morceaux dans le four à cuve 1, se fait en 4 et, lorsque la températu- re voulue est atteinte, on injecte de l'air au bas du four, en un ou plusieurs points 6. Lorsque le four se trouve en marche normale, la partie supérieure de la cuve devient une zône de distillation, dans laquelle le soufre instable est expulsé des pyrites, et la partie inférieure de la cuve forme une zône de combustion, dans laquelle l'air oxyde le sulfure de fer.
On règle la température de la zône de combustion en retirant une partie des gaz de combustion d'un point situé à proximité de l'extrémité supérieure de cette zône, à l'aide du conduit 7, qui les amène à un échangeur de température 8 dans lequel circule un fluide de refroidissement passant par les orifices d'entrée et de sortie 11, 12, respectivement.
Les gaz refroidis vont à une pompe 9, qui les refoule dans la partie inférieure de la zône de combustion, par le conduit 10.
On peut éventuellement réunir tout ou partie de l'air alimenté en 6, au gaz refroidi qui passe par le conduit 10, c'est-à-dire qu'on peut refouler l'air à l'aide de la même pompe 9. On peut traiter, comme c'est expliqué ci-dessus, les gaz sortant de la cuve en 13,
La valeur que possède pour la fonderie l'oxyde de fer obtenu par ce procédé est subordonnée dans une large mesure à la réduction effective de sa teneur en soufre. Une variante de l'invention se rapporte à un procédé par lequel il est pos- sible de réduire cette teneur en soufre plus complètement que ce n'est généralement possible dans les fours à pyrites.
On règle la température de combustion du sulfure de fer comme c'est expliqué, et on injecte les gaz de refroidissement dans le four à un niveau ou en un point inférieur à la zone de tem-
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pérature maximum où a lieu la majeure partie de la combustion, mais un peu plus haut que le point où est injecté l'air de combustion. On réchauffe préférablement cet air au préalable, de sorte que la matière incomplètement désulfurée, qui se trouve dans les zônes inférieures du four, est soumise à l'oxydation la plus énergique et que les dernières traces de soufre sont plus complètement éliminées.
On peut, si on-le désire, réchauffer préalablement l'air destiné à la combustion, par un échange thermique avec les gaz que l'on fait circuler en vue de régler la température de la zône de combustion du four.
Dans le cas de la Fig. 2, on fait passer l'air par l'échangeur de température 8 et ensuite au point d'injection 6.
On peut diviser cette alimentation d'air, en introduire une partie en 6 et une autre partie avec les gaz en circulation qui passent dans le conduit 10. La quantité d'air qu'on introduit en 6 est alors subordonnée à la teneur en soufre de la matière qui descend de la zône de combustion principale. On peut, par exemple, réchauffer à 300 C l'air injecté en 6 et admettre, en 10, à une température de 100 C, les gaz en circulation. Dans ce cas, on peut maintenir la zône de combustion à une températu- re maximum de 850 C. environ.
Fig. 3 représente une autre variante de l'invention, suivant laquelle une partie du gaz froid, admis en vue de ré- gler la température, consiste en anhydride sulfureux pur. Cette variante présente l'avantage d'accroître la concentration de
SO2 dans la zône de combustion et de mettre à profit une réac- tion, entre le sulfure de fer et l'anhydride sulfureux, qui a pour résultat de produire de l'oxyde de fer et du soufre libre.
Cette réaction n'a aucune importance appréciable si la concen- tration d'anhydride sulfureux est relativement faible, dans le cas, par exemple, du gaz qu'on obtient en brûlant du sulfure de
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fer dans l'air (qui contient tout au plus 13% environ d'anhy- dride sulfureux), -riais on obtient un effet favorable en ac- croissant la concentration d'anhydride sulfureux par l'addi- tion d'anhydride sulfureux pur au gaz en circulation, qui consiste en anhydride sulfureux et en azote.
Les gaz qui quittent le sommet du four à cuve 1 (Fig. 3) et qui consistent en anhydride sulfureux, en soufre libre et en azote, sont conduits dans un réfrigétant 14 et ensuite dans un récipient de précipitation 15, où on recueille le soufre libre de toute manière convenable. Le gaz résiduel froid s'écoule vers un séparateur 16, par exemple une tour de lavage alimentée d'un dissolvant convenable, destiné à absorber l'anhydride sulfureux, et en sort ensuite à l'état pur, l'anhydride sulfureux pur étant alors ramené dans la zône de combustion du four à cuve, soit séparément, soit mélangé au gaz circulant dans le conduit 10.
La combustion du sulfure de fer, réalisée suivant ce processus, exige moins d'air et permet de récupérer une pro- portion plus grande de soufre à l'état libre, par opposition à l'anhydride sulfureux.
On peut éventuellement utiliser dans d'autres buts une partie de l'anhydride sulfureux séparé en 16, car il n'est pas essentiel d'en restituer la totalité au four. On peut également traiter, dans le séparateur 16, de l'anhydride sulfureux dilué, obtenu d'une autre source, et introduire dans le four l'en- tièreté ou une partie de l'anhydride sulfureux pur ainsi pré- paré.
Dans toutes ces variantes, on peut modifier la natu- re des produits gazeux finals, en injectant de l'air secondaire dans la zône supérieure du four, c'est-à-dire dans la zône de distillation, ce qui a pour résultat de convertir en anhydride
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sulfureux l'entièreté ou une partie du soufre libre contenu dans le gaz. On peut obtenir ce même résultat en augmentant la proportion d'air qu'on envoie dans la zône de combustion, mais cette mesure n'est pas aussi efficace, car elle tend à réduire la concentration d'anhydride sulfureux dans cette zô- ne, alors qu'elle doit être aussi forte que possible, afin de mettre à profit la réaction de l'anhydride sulfureux avec -le sulfure de fer.
De même, on peut accroître la proportion de soufre libre contenu dans les gaz sortants en additionnant la charge de pyites ou de sulfure de fer d'une matière carbonée, de coke par exemple, ou en y introduisant un gaz réducteur tel que l'oxyde de carbone.
REVENDICATIONS
1.- Procédé de grillage de pyrites ou de sulfure de fer à l'aide d'air, dans un four de grillage rotatif ou à cuve ou dans un four mécanique caractérisé en ce qu'on règle la température de la zone de combustion du sulfure de fer en y introduisant un gaz relativement froid consistant en anhydride sulfureux et/ou en azote.
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Process of roasting pyrites or iron sulphide.
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In the roasting of pyrites (FeS2) the unstable sulfur atom is removed at a relatively low temperature, and the residual iron sulphide (FeS) can be reacted with air (oxygen) so as to obtain a gas. containing sulfur dioxide and a solid product consisting mainly of iron oxide with a relatively low sulfur content. During this exothermic reaction, especially when it comes to obtaining a gas rich in sulfur dioxide, the temperature may become so high that the iron sulphide begins to melt, resulting in result of preventing a complete reaction, reducing the value of iron oxide and making it difficult to
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diversion of the solid product.
The main object of the present invention is to provide a process for controlling the temperature of the reaction in question and overcoming the difficulties mentioned, and whereby an iron oxide substantially free of sulfur can be obtained.
According to the invention, the temperature of the combustion of iron sulphide with air is regulated by supplying the reaction zone with a relatively cold gas, consisting of sulfur dioxide and / or nitrogen, which is preferably obtained by cooling. part of the gas which emerges from the combustion zone, and by circulating it, after having possibly enriched it in sulfur dioxide or in nitrogen, by a suitable treatment or addition. The speed of gas circulation as well as its cooling can be adjusted in order to keep the reaction temperature within the desired limits, which generally vary between 800 and 1000 C.
In order to obtain a good yield, it is generally preferred to operate at as high a temperature as possible, while avoiding melting the material. (The melting point of pure iron sulphide is about 11700C. But, in practice, it varies with the amount of impurities present, and the average temperature is approximately 950 C; iron oxide is approximately 950 C. - even ;, does not melt until about 1500 C = ron).
In order to measure the temperature, an exact and sensitive device is preferably used, thanks to which it is possible, without any risk, to employ a working temperature much closer to that of melting than has been possible up to now. now.
In the treatment of pyrites, the conversion to iron oxide and the distillation can be carried out simultaneously.
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lation of the unstable sulfur atom, by charging the pyri- tes through the upper part of a rotary or shaft roasting oven, or from a mechanical oven, by injecting air at the bottom of the oven, by removing part of the hot combustion gases at an intermediate point or level of the furnace at which these gases contain little or no free oxygen or sulfur, by cooling this part of the gases (preferably in a waste heat boiler) and by them returning to the bottom of the oven, possibly with air, or part of it.
The distillation of the unstable sulfur atom takes place during the descent of the pyrites in the upper part of the furnace, and the combustion of iron sulphide takes place in the lower part of the latter. The lower zone flue gases consist essentially of sulfur dioxide and nitrogen. Some of these gases are removed and circulated, as explained, the remainder rising through the upper part of the furnace and carrying with it the free sulfur, formed during the distillation of the pyrites.
These outgoing gases can be treated advantageously, with a view to recovering the sulfur and sulfur dioxide, or they can be passed through a layer of incandescent coke, in order to reduce sulfur dioxide to sulfur, and extracting therefrom all the free sulfur, after cooling, by sedimentation, precipitation or any other suitable process. Optionally, a certain quantity of air can be added to the gases, before the coke reduction phase, in order to maintain the reaction temperature necessary for this.
In the accompanying drawing, which shows several embodiments of the invention, Figures 1 to 3 show schematically installations for the treatment.
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pyrites or iron sulphide.
In Fig. 1, the pyrites in pieces are loaded into the shaft furnace 1, is done at 4 and, when the desired temperature is reached, air is injected at the bottom of the furnace, at one or more points 6. When the furnace is in normal operation, the upper part of the tank becomes a distillation zone, in which unstable sulfur is expelled from the pyrites, and the lower part of the tank forms a combustion zone, in which the air oxidizes the sulphide of iron.
The temperature of the combustion zone is regulated by removing part of the combustion gases from a point located near the upper end of this zone, using the duct 7, which brings them to a temperature exchanger 8 in which circulates a cooling fluid passing through the inlet and outlet ports 11, 12, respectively.
The cooled gases go to a pump 9, which delivers them to the lower part of the combustion zone, through line 10.
It is optionally possible to combine all or part of the air supplied at 6 with the cooled gas which passes through the duct 10, that is to say that the air can be delivered using the same pump 9. As explained above, the gases leaving the tank at 13 can be treated,
The value to the foundry of the iron oxide obtained by this process is largely dependent on the effective reduction of its sulfur content. A variant of the invention relates to a process by which it is possible to reduce this sulfur content more completely than is generally possible in pyrite furnaces.
The combustion temperature of the iron sulphide is adjusted as explained, and the cooling gases are injected into the furnace at a level or at a point below the temperature zone.
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Maximum temperature where most of the combustion takes place, but a little higher than the point where the combustion air is injected. This air is preferably heated beforehand, so that the incompletely desulfurized material, which is in the lower zones of the furnace, is subjected to the most vigorous oxidation and the last traces of sulfur are more completely removed.
It is possible, if desired, to preheat the air intended for combustion, by heat exchange with the gases which are circulated in order to regulate the temperature of the combustion zone of the furnace.
In the case of FIG. 2, the air is passed through the temperature exchanger 8 and then to the injection point 6.
We can divide this air supply, introduce a part of it into 6 and another part with the circulating gases which pass through the duct 10. The quantity of air which is introduced into 6 is then subject to the sulfur content. material coming down from the main combustion zone. It is possible, for example, to heat the air injected at 6 to 300 ° C. and admit, at 10, at a temperature of 100 ° C., the circulating gases. In this case, the combustion zone can be maintained at a maximum temperature of approximately 850 C..
Fig. 3 shows another variant of the invention, according to which part of the cold gas admitted with a view to regulating the temperature consists of pure sulfur dioxide. This variant has the advantage of increasing the concentration of
SO2 in the combustion zone and take advantage of a reaction between iron sulphide and sulfur dioxide, which results in the production of iron oxide and free sulfur.
This reaction is of no appreciable importance if the sulfur dioxide concentration is relatively low, for example in the case of the gas obtained by burning sulfur dioxide.
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iron in the air (which contains at most about 13% sulfur dioxide), but a favorable effect is obtained by increasing the concentration of sulfur dioxide by the addition of pure sulfur dioxide circulating gas, which consists of sulfur dioxide and nitrogen.
The gases which leave the top of the shaft furnace 1 (Fig. 3) and which consist of sulfur dioxide, free sulfur and nitrogen, are conducted into a condenser 14 and then into a precipitation vessel 15, where the sulfur is collected. free in any suitable way. The cold residual gas flows to a separator 16, for example a washing tower supplied with a suitable solvent, intended to absorb sulfur dioxide, and then leaves it in the pure state, pure sulfur dioxide then being brought back to the combustion zone of the shaft furnace, either separately or mixed with the gas circulating in line 10.
The combustion of iron sulphide, carried out by this process, requires less air and allows the recovery of a greater proportion of sulfur in the free state, as opposed to sulfur dioxide.
Part of the sulfur dioxide separated at 16 can optionally be used for other purposes, since it is not essential to return all of it to the oven. It is also possible to treat, in separator 16, dilute sulfur dioxide obtained from another source, and to introduce into the oven all or part of the pure sulfur dioxide thus prepared.
In all these variants, it is possible to modify the nature of the final gaseous products by injecting secondary air into the upper zone of the furnace, that is to say in the distillation zone, which results in convert to anhydride
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sulphurous all or part of the free sulfur contained in the gas. This same result can be obtained by increasing the proportion of air that is sent into the combustion zone, but this measure is not as effective, because it tends to reduce the concentration of sulfur dioxide in this zone, whereas it should be as strong as possible, in order to take advantage of the reaction of sulfur dioxide with iron sulphide.
Likewise, the proportion of free sulfur contained in the outgoing gases can be increased by adding the charge of pyites or iron sulphide to a carbonaceous material, coke for example, or by introducing a reducing gas such as oxide. of carbon.
CLAIMS
1.- Method of roasting pyrites or iron sulphide using air, in a rotary roasting furnace or in a shaft or in a mechanical furnace characterized in that the temperature of the combustion zone of the iron sulphide by introducing therein a relatively cold gas consisting of sulfur dioxide and / or nitrogen.