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"PROCEDE POUR LE TRAITEMENT DES MATIERES CONTENANT DE L'OXYDE DE ZINC"
La présente invention se rapporte au trai- tement de matières contenant de l'oxyde de zinc, tel- les qu'on les obtient, par exemple, lors du grillage des blendes, et éventuellement même du zinc finement divisé tel que la poudre de zinc. Elle vise princi- palement à la production de sulfate de zinc pur.
Sa mise en oeuvre consiste à broyer fine- ment les matières premières contenant de l'oxyde de zinc, puis à les mélanger avec des quantités conve- nables d'acide sulfurique ou de sels sulfuriques, @
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à les sécher éventuellement, puis à, les broyer à nou- veau et enfin à les porter à une température de 650 à 7500 C. Le sulfate de zinc formé est recueilli par lixiviation. Le cas échéant, le procédé peut être mis en oeuvre avec des mélanges d'acide sulfurique et de sels sulfuriques.
Pour la décomposition des matières premiè" res au moyen d'acide sulfurique par exemple, il est u- tile d'employer des quantités d'acide équivalentes au zinc présent. Le début de la réaction est marqué par un fort dégagement de chaleur. Lorsqu'on emploie des matières premières à forte teneur en oxyde et de l'acide sulfurique concentré, le mélange de réaction se solidifie en une masse sèche qui se laisse broyer sans difficultés. Il arrive qu'une telle solidification de la masse de réaction ne se produit pas lorsqu'on emploie, par exemple, de l'acide dilué. En ce cas, il est utile de soumettre la masse à une opération de séchage.
Le produit obtenu est alors soumis à un chauffage avec admission d'air, au cours duquel les sulfates auxquels ont donné naissance les métaux ou composés métalliques contenus indépendamment du zinc, dans la matière première, notamment les sulfates de fer, de manganèse et autres, doivent être décomposés tandis qu'il se forme les oxydes de ces métaux. C'est pourquoi l'opération de chauffage est effectuée à des températures supérieures à la température de décom- position de ces sulfates , et notamment du sulfate de fer. Mais il ne faut pas pousser l'élévation de tem- pérature au point qu'il se produise une décomposition
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appréciable du sulfate de zinc formé. En conséquence, on envisagera comme températures opératoires celles qui sont comprises à peu près entre 650 et 7500 C.
L'opération se déroule avec les meilleurs résultats à la température du rouge vif, c'est-à-dire de 700 à 7200 C. Toutefois, le degré d'échauffement à observer dans chaque cas dépend d'une série de circonstances telles, par exemple, que la composition particulière de la matière, la présence éventuelle de catalyseurs, la durée du traitement, etc..
Après le traitement thermique, la matière contient, outre le sulfate de zinc, les impuretés peu ou pas solubles provenant de la matière première.
C'est ainsi que le fer, le cuivre, le manganèse, le cobalt, le nickel et l'argent se présentent sous for- me d'oxydes. Le chlore éventuellement présent dans la matière première s'est volatilisé. Le sulfate de zinc produit est dissous par lixiviation de la masse, par exemple à l'eau, puis recueilli sous forme très pure par concentration de la lessive et cristallisa- tion. On a trouvé qu'on peut opérer la lixiviation au moyen d'eau additionnée d'acide sulfurique. Il a'ensuit la régénération du sulfate de zinc éventuel- 1ement décomposé.
Le résidu peut soit être soumis à des procédés métallurgiques appropriés à sa composition, soit être utilisé comme colorant à base de fer lors- qu'il contient de grandes quantités de ce métal à l'exclusion d'autres impuretés.
Une forme d'exécution de l'invention qui s'est avérée particulièrement favorable est la dé- composition des matières premières contenant de
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l'oxyde de zinc par les sels sulfuriques. Comme sel sulfurique, on emploie avantageusement à cet ef- fet du sulfate de fer commercial. Suivant la teneur des matières premières, on emploiera des quantités de sulfate ferreux plus ou moins grandes, de préfé- rence équivalentes au zinc présent. En modifiant le rapport des matières contenant de l'oxyde de zinc relativement au sulfate ferreux mis en oeuvre,on parvient en outre à influencer favorablement la nuan- ce de l'oxyde de fer obtenu comme sous-produit.
Suivant cette forme d'exécution du procédé et comme il a. été dit, la matière d'ajoute est d'a- bord broyée et séchée, ce qui s'opère facilement et rapidement à des températures peu élevées. Le sul- fate ferreux ajouté abandonne son eau de cristallisa- tion sans fondre. Il demeure poreux; tout au plus s'agglomère-t-il légèrement. Le cas échéant, on le broie à nouveau avant la décomposition proprement dite.
La transformation du mélange en sulfate de zinc et oxyde de fer s'effectue au cours du chauffage consécutif et s'opère presque quantitativement. En ce cas, on observe les températures plus précisé- ment spécifiées ci-dessus. La décomposition est assez rapide et s'opère à des températures relative- ment basses, ce qui est évidemment imputable à la structure poreuse de la matière. Il se peut que la facilité de la. transformation soit due à des influences catalytiques. Il est à remarquer que c'est à peine si l'on observe un dégagement de vapeurs sulfuriques au cours de la réaction, ces vapeurs étant immédiatement fixées par l'o-
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xyde de zinc probablement à cause de l'état finement broyé et intimement mélangé de la matière.
Le mélange de réaction est lessivé à l'eau, à laquelle on peut éventuellement ajouter de l'acide sulfuri- que. La solution donne un sulfate de zinc pur pouvant di- rectement être utilisé dans l'industrie. Comme résidu il reste un oxyde de fer exempt de sulfate de fer qui -présente une très puissante couleur rouge clair tirant sur l'orange.
Ces propriétés rendent le produit particulièrement utile comme colorant à base de fer.
Le procédé qui vient d'être décrit est rem arqua- ble en ce qu'il ne donne pas lieu à une fusion du sulfate de fer dans son eau de cristallisation propre. Dans la fabrica- tion des couleurs au fer à partir du sulfate de fer suivant les procédés usuels, il se produit en effet une aggloméra- tion de la matière, ce qui implique des opérations de sécha- ge compliquées et coûteuses. Ces phénomènes étaient égale- ment à craindre avec le procédé suivant l'invention. D'au- tre part, on sait que de hautes températures et un traite- ment prolongé sont nécessaires pour la transformation du sulfate de fer déshydraté en oxyde de fer lors de la fabrica- tion des couleurs au fera C'est pourquoi il arrive que le produit final présente souvent une indésirable nuance brune ou tirant sur le bleu qui limite considérablement ses possi- bilités d'utilisation.
Suivant l'invention et contre toute attente, on parvient à exécuter l'opération de chauffage en peu de temps et à des températures peu élevées tout en ob- tenant une transformation presque complète d'une part en oxyde de fer et d'autre part en sulfate de zinc. Par suite et au contraire de l'oxyde de fer obtenu au cours de la dé- composition habituelle du sulfate, l'oxyde recueilli comme sous-produit du présent procédé est d'une nuance claire.
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L'invention permet de produira amplement du sulfate de zinc pur directement utilisable, nar exem- ple , pour l' électrolyse. Suivant les .procédés de fabrication usités jusqu'à ce jour, il était nécessai- re afin d'obtenir un sulfate de zinc pur, d'élimi- ner par les voies compliquées et coûteuses de la pré- cipitation, du filtrage, etc.., les nombreuses impu- retés contenues dans la matière première. Ces mesu- res sont inutiles suivant le présent procédé. L'ob- tention concomitante d'un sous-produit apprécié amé- liore notablement l'économie du procédé qui, par sui- te, permet le traitement d'un grand nombre de mine- rais de zinc et de décbets contenant de l'oxyde de zinc, traitement qui n'était pas rémunérateur jusqu'à ce jour.
EXEMPLE 1 - A un oxyde de zinc con- tenant environ 85% de ZnO, on ajoute la quantité équivalente d'acide sulfurique, soit environ 106 Kgs. d'acide sulfurique à 97% pour 100 Kgs. d'oxyde de zinc. Lorsque des substances telles, par exemple, que le plomb ou le calcium, qui sont également tra.ns'- formées en sulfates par l'acide sulfurique, mais qui ne remettent pas celui-ci en liherté au cours de l'opé- ration de calcination, il faut ajouter une quantité additionnelle d'acide équivalente à ces éléments.
L'action de l'acide sulfurique s'accompagne générale- ment d'un fort dégagement de chaleur. Si la réaction se déroulait trop lentement ou ne s'amorçait pas, ce qui dépend de la constitution physique de l'oxyde de zinc, il suffit d'un chauffage modéré pour amorcer la décomposition.
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La décomposition par l'acide sulfurique étant terminée, le mélange se présente sous forme d'une masse solide qu'on broie et qu'on chauffe ensuite dans un four convenable è une température de 650 à 7500 C.
Après cette opération, qui dure de trois à quatre heures, on lessive la matière calcinée avec de l'eau, le sulfate de zinc dissous étant ensuite séparé, par exemple par filtrage, des oxydes métalli- ques insolubles du fer, du manganèse, du nickel, du cobalt, etc.. , ainsi que des sulfates insolubles.
On fait ensuite cristalliser la lessive de sulfate de zinc ou. bien on la concentre et l'on calcine le sulfate sec.
Le résidu de filtrage est jeté sur la halde ou bien, s'il contient de grandes quantités d'éléments utilisables , par exemple du plomb, on le soumet à un traitement complémentaire., EXEMPLE 2 - Disposant d'une blende à 70% de ZnO, on en traite 100 Kgs. par 87 Kgs. d'a- cide sulfurique à 97%. La suite du procédé se dérou- le comme il a été décrit à 1'exemple 1.
EXEMPLE 3 - On traite une blende à 65% de Zn, c'est-à-dire 81% de ZnO, par du sul- fate de fer, par exemple en ajoutant environ 276 Kgs. de sulfate de fer cristallisé pour 100 Kgs.de blende.
On broie d'abord le sulfate, on le mélange intimement avec la blende et l'on chauffe le tout dans un four rotatif afin d'éliminer la majeure partie de l'eau de cristallisation contenue dans le sulfate.
Le mélange qui s'agglomère facilement au séchage, est broyé puis chaufféàune température
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de 650 à 750 C. jusqu'à ce que le zinc soit trans- formé en sulfate et le sulfate de fer en oxyde de fer. On lessive à l'eau le mélange de réaction, on élimine par filtrage l'oxyde de fer qu'on lave, sèche et broie. Ce produit est utilisable ensuite comme colorant. La lessive de sulfate est complémentaire-
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ment traitée coriirfe suivant l'exeMple 1.