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" PROCEDE DE GRILLAGE DE FINES DE PYRITES n
La présente invention se rapporte au grillage de minerais sulfurés finement divisés, concentrés de flotation ou matières analogues et plus particulièrement au grillage en suspension ou grillage "éclair" de fines de pyrites ou de concentrés de flotation dans un gaz oxydant en opposition avec le travail de grillage sur sole des fours mécaniques ou à étagères.
Dans le grillage en suspension ou grillage "éclair" des fines, tel qu'il est pratiqué habituellement , il s'est présenté de nombreuses difficultés d'exécution qui sont nettement préjudiciables à la bonne conduite de l'opération
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du grillage. Parmi celles-ci on peut noter principalement la formation de concrétions , agglutinées contre les parois du four de grillage, la désulfuration incomplète des pyrites et la mise hors service trop rapide du four par brûlage .
La formation des concrétions est très fréquente et particu- lièrement à déplorer car, elles prennent en peu de temps des dimensions tellement considérables et encombrantes, que l'on doit suspendre le travail du four à des intervalles beaucoup trop rapprochés, pour permettre de les enlever des parois du four en les brisant. Ce bris de grandes masses de concrétions occasionne cependant beaucoup d'usure et de dégâts au four et, en outre, la perte de quantités de matiez res pyriteuses vertes ou non désulturées, qui sont contenues fréquemment dans ces concrétions.
Les. concrétions nuisibles, l'incomplète désulfura- tion qui en résulte, le brûlage trop rapide du four et, dans certains case la scarification du revêtement du four par les pyrites oxydées, sont dues, en grande partie, à la température excessivement élevée produite dans le grillage "éclair" tel qu'on le pratique habituellement.
Les pyrites sont très combustibles même sous forme compacte aussi par suite de la très grande surface des fines en contact avec le gaz oxydant lors de leur grillage en suspension ou grillage "éclair" , l'oxydation, et le dégage- ment de chaleur qui l'accompagne, se fait avec une intensité et une rapidité telles qu'il en résulte une température localisée très élevée.
Il résulte de cette température ex- cessivement élevée, qui ne peut être régularisée par aucun des moyens usuels par suite de son action intense et rapide, qu'il y aura une tendance naturelle à la mise hors service relativement rapide dufour et que des quantités de matières pyriteuses seront déposées, en formant des concrétions sur les parois , et oela avant que la désulfuration complète ai5 eu lieu.
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La présente invention permet de surmonter les difficultés ci-dessus et fournit un procédé hautement efficace et économique en chauffant dtabord les fines en suspension dans une atmosphère relativement peu oxydante, pour enlever l'atome de soufre volatil puis, en grillant le sulfure résiduel que l'on dénommera pour plus de commodité le monosulfure de fer, en le mettant en suspension dans un gaz oxydant , on utilisera enfin les gaz chauds provenant de ce grillage du monosulfure comme gaz chaud de suspension pour l'enlèvement du soufre volatil dans les pyrites que lton commence à traiter.
Les avantages et particularités de l'invention ressortiront de la description qui va en être faite avec référence au dessin annexé qui représente, schématiquement et à titre d'exemple , une forme de réalisation de l'invention.
Dans la chambre de distillation 1,construite en brique réfractaire ou en matière analogue, sont introduites par la trémie 2 et le transporteur à vis 3,aboutissant au conduit d'entrée ± , les concentrés de flotation ou les fines de pyrites. Les gaz chauds d'anhydride sulfureux, prove-, nant de la chambre de grillage ± et que l'on décrira plus loin,
sont introduits dans la chambre 1 par des tuyères et ± reliées respectivement aux tuyauteries d'alimentation 8 et 9 celles-ci communiquent avec la conduite de sortie 10 des gaz de la chambre de grillage 5 . Un registre ou toute autre fermeture 11 est placé sur la conduite 10 pour alimenter ou non les tuyères supérieures ? et des robinets convenables 13 peuvent être placés dans les tuyères ou les autres conduites selon qu'on le jugera utile ou nécessaire.
Les gaz d'échappement de la chambre de distillation passent dans une enveloppe ou chambre de réohauffage 13,entourant la conduite d'amenée µ des pyrites et de là dans la
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conduite de sortie 14. Le monosulfure de fer, qui résulte de l'opération de la distillation, descend à travers une grille 15 pour tomber dans le transporteur à vis 16, puis est amené à la conduite d'entrée 17 de la chambre de gril- lage , .
De l'air ou de l'oxygène, chauffé ou non à volonté, est soufflé dans le bas de la chambre de grillage par les tuyères 18 et remonte en circulant dans le sens inverse du mono sulfure , qui est déversé par la conduite d'amenée 17.
Les gaz d'échappement de la chambre de grillage s'en vont par la conduite de sortie 10, conduisant à la chambre de distillation 1 L'oxyde de fer produit dans la chambre de grillage tombe à travers la grille 19 dans le transporteur à vis qui aboutit à l'ouverture du cendrier 21. La chambre de grillage aussi bien que la chambre de distillation est construite en brique réfractaire ou en toute autre matière convenable , réfractaire, non susceptible de corrosion, de l'épaisseur voulue pour assurer un bon isolement et les différents tuyaux ,conduites, etc.. sont, de préférence, convenablement isolés pour retenir la chaleur des gaz qui les traversent.
Une façon d'opérer est décrite ci-dessous. Il y a une manière de commencer le travail qui consiste à chauffer fortement à l'avance, la chambre de grillage .[ ,par exemple au moyen debrûleurs à huile passant dans des ouvertures appropriées de la chambre et cela jusqu'. ce que la température dépasse la température d'allumage des pyrites, par exemple, environ 850 C.Une quantité déterminée de fines est alors introduite dans la chambre de grillage, soit par la chambre de distillation 1 et le transporteur à vis 16, soit direc- tement avec un arrangement, approprié, puis on souffle de l'air par les tuyères 18 aveo une vitesse convenable.
L'air
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en contact avec les pyrites les oxydera rapidement, les transformant en oxyde de fer avec production d'anhydride sulfureux et dégagement d'une grande quantité de chaleur.
Les gaz chauds provenant de ce premier grillage et formés surtout d'anhydride sulfureux et d'azote sont emmenés par la conduite d'évacuation 10 aux tuyauteries d'alimentation 8,9 et respectivement par les tuyères ° ' 7 dans la chambre de distillation 1.
Quand la chambre de distillation est suffisamment chauffée par le passage de ces gaz chauds, chauffage qui peut être accéléré ou même obtenu uniquement par un chauffage préalable au moyen de brûleurs à huile comme pour la ohambre de grillage, et quand un courant convenable et régulier de gaz chaud circule dans la chambre, on met en route le transporteur à vis pour établir le courant de pyrites provenant de la trémie 2 .Les pyrites ,tombant en pluie de la conduite d'amenée 4'. y sont réchauffées au passage par l'échange de chaleur avec les gaz'chauds traversant la conduite d'évacuation 13,ces pyrites pénétrant ensuite dans la chambre de distillation y sont soumises à l'action ultérieure des gaz chauds pour leur enlever l'atome de soufre mobile.
Pour obtenir, à ce point de vue, des résul- tata satisfaisants il est désirable que les pyrites soient chauffées à une température qui ne descende pas sensiblement au-dessous de 500 centigrades car ce n'est qu'à partir de cette température et au-dessus que le soufre volatil distillera convenablement. La température des pyrites ne doit pour tant pas être poussée au point ou se formeraient des concrétions ( 850. environ et au-dessus). Une température très favorable'à'la distillation est maintenue facilement par les gaz chauds de la chambre de grillage qui peuvent être fournis ,sans grande difficulté ,à des températures de 800- 1000 et au-dessus.
La vitesse des courants de pyrites et de
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gaz chauds, la longueur de la chambre de distillation etc.. doivent être établies de manière à ce que le contact soit maintenu entre les pyrites et les gaz chauds pendant un temps assez long pour qu'il en résulte l'enlèvement presque total de l'atome de soufre le plus mobile.
Les pyrites partiellement désulfurées et que l'on désignera pour plus de commodité sous le nom de mono- sulfures, passent à travers la grille 15 et sont déversées par le transporteur à vis 16 dans la conduite d'entrée 17 de la chambre de grillage. La grille 15 sert à retenir toute agglomération qui se serait formée dans la chambre de dis- tillation et qui serait trop forte pour être manoeuvrée par le transporteur,ces amas peuvent être concassés quand , et si toutefois le cas se produit, ils se sont accumulés en quantité suffisante pour nécessiter cette opération ; on y procédera par un orifice aménagé à cet effet.
Le monosulfure chaud qui sera à une température dans les environs de 500. ou au-dessus, tombe en pluie dans la chambre chaude de grillage 5 où il rencontre le contre- courant d'air provenant des tuyères 18 . On règle de préfé- rence le courant d'air par rapport aux pyrites de manière à ce que la quantité théorique d'oxygène nécessaire à la désul- furation complète du sulfure soit envoyée dans la chambre et cet air peut, si on veut, être réchauffé au préalable.
Ceci peut se faire commodément par échange de chaleur avec les gaz chauds d'échappement de la chambre de distillation.
Une oxydation intense du monosulfure aura lieu dans la chambre de grillage mais, étant donnée laréducrtion déjà faite sur les sulfures, la tendance à l'agglomération et à la formation de concrétions sera beaucoup plus faible, Il importe cependant de, régler la conduite de l'opération du grillage et la température qui en résulte dans la chambre
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de grillage, de manière que la température dans la partie supérieure de cette chambre, où le sulfure se trouve principalement sous forme de mono sulfure , ne dépasse pas la température de fusion du mono sulfure (environ 850-900 ).
Tout spécialiste se rendra compte facilement que ceci peut se réaliser aisément si la chambre a une longueur convenable et en réglant la vitesse d'alimentation en sulfure, en air, etc.. A mesure quton approche des zones inférieures de la chambre de grillage il paraît possible d'élever beaucoup plus la température sans produire de concrétion. Ceci semble dû au fait que la présence d'une certaine quantité de Fe203 diminue considérablement la tendance à la concrétion du mono... sulfure ou sulfure qui tend à s'agglomérer quelle que soit sa composition exacte. Il en résulte que la température peut être élevée dans les parties basses de la chambre de grillage jusque vers 1400 sans concrétions et ceci est avantageux car la désulfuration parfaite du minerai est ainsi rendue possible avant déchargement.
Le mono sulfure est transformé pendant son passage dans la chambre de grillage en anhydride sulfureux et oxyde de fer sous forme de Fe203 et/ ou Fe3O4 selon les conditions du travail et il faut conduire le grillage en réglant convenablement la longueur de la chambre, ses dimensions, les températures, la vitesse du courant de minerai et d'air et toutes choses analogues de manière que le sulfure se trouvera en suspension pendant assez longtemps et dans des conditions favorables pour obtenir une oxydation complète du sulfure par l'oxygène de l'air.
Les particules d'oxydes de fer en provenance de la chambre de grillage passent à travers la grille 19 pour tomber dans le transporteur à vis 20 qui les décharge à travers la porte de vidange du cendrier 21. Les gaz chauds du grillage contenant principalement de l'anhydride sulfureux
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et de l'azote, avec une très faible quantité d'oxygène qui n'est généralement pas en quantité suffisante pour produire aucun effet d'oxydation appréciable dans la chambre de distillation, remontent dans la conduite dtéchap pement 10 pour être introduits dans la chambre de distillation.
La température de ces gaz sera généralement d'environ 800 - 1000' et au-dessus. Les gaz chauds, passant de la conduite d'échappement 10 dans le tuyau d'alimentation $, qui entoure la chambre de distillation! , sont introduits dans cette chambre par les tuyères µqui sont disposées autour de la chambre en nombre voulu. La vitesse du courant dans chaque tuyère, ou le fonctionnement de celle-ci , peut être réglé par un robinet approprié 12. Il est désirable que les gaz chauds soient introduits dans la ohambre de distillation en des points situés au-dessus des tuyères du fond ± de manière à réaliser dans toute la chambre une tempé:. rature plus ou moins uniforme , facilitant ainsi la distillation.
Dans ce but, une seconde série de tuyères 7 alimentées par la tuyauterie 1, sont disposées dans une zone plus élevée de la chambre de distillation et, si on le désire, on peut installer en d'autre points, des séries supplémentaires de tuyères. La manoeuvre de ces séries supplémentaires de tuyères peut être commandée par le moyen de registres tels que 11 qui pourront agir indépendamment des robinets 12 de chaque tuyère ou seront déplacées par eux.
Les gaz chauds introduits par les tuyères monteront dans la chambre 1 , suivant un courant de sens contraire à celui des pyrites introduites par la conduite! ,ces gaz produiront au passage la distillation de l'atome volatil de soufre des pyrites et s'échappent par l'enveloppe dans la conduite d'évacuation 14. Ces gaz seront formés d'un mélange
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@ d'anhydride sulfureux ,de soufre libre, d'azote et d'une petite quantité d'oxygène à peu près sans action. Les gaz sont chauds, soit par exemple 4000 et au-dessus, et peuvent être utilisés si on le désire, ainsi qutil a été dit, comme source de chaleur unique ou accessoire pour le réchauffage préalable de l'air à introduire dans la chambre de grillage.
Etant donné le fait qu'il stagit de grillage de fi- nes, ces gaz d'évacuation entraîneront avec eux une certaine quantité de poussières, dont il est préférable de les débar- rasser avant de leur faire subir aucun traitement ultérieur ou de s'en servir autrement. Ceci peut s'exécuter en faisant passer les gaz, suivant les besoins, dans une ou plusieurs chambres de dépoussiérage d'un type quelconque approprié, telles que par exemple des chambres à chicane à nettoyage mécanique ou des chambres à séparation électrostatique ou une combinaison des deux. Quand les gaz sont débarrassés des poussières, ils peuvent être alors traités ou utilisés comme on voudra.
Du fait que ces gaz contiennent déjà une quantité appréciable de soufre libre, qu'ils sont très riches en anhy- dride sulfureux et sont relativement pauvres en oxygène , ils sont tout-à-fait indiqués pour subir un traitement de récupé. ration de soufre libre. Ceci peut se faire en utilisant par exemple la réaction de l'anhydride sulfureux de ces gaz sur un corps réducteur carboné tel que le gaz de gazogène, le gaz à l'eau, le gaz naturel, le charbon ou autres corps ana- logues ou encore l'action sur l'hydrogène sulfuré ou de toute autre manière convenable.
Le soufre libre déjà présent dans les gaz peut en être éliminé par condensation comme par exem- ple avec une chaudière à chaleur d'échappement et cela avant tout traitement de l'anhydride sulfureux dans le cas où cette élimination préalable du souple libre serait avantageuse
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mais, dans le cas où. la présence du soufre libre n'offre pas d'inconvénient particulier, on pourra le laisser dans les gaz et on recueillera, par la suite, la totalité du soufre en une seule opération.
En dehors de l'aptitude particulière de ces gaz à la récupération du soufre, ils peuvent être également employés avec avantage pour leur anhydride sulfureux en les utilisant, par exemple pour la fabrication de l'acide sulfurique. Malgré le fait qu'ils contiennent une sensible proportion de soufre libre ils sont cependant, très riches en anhydride sulfureux grâce à la désulfuration parfaite que permet d'atteindre le procédé de grillage réalisé par l'invention. La proportion de ce gaz est généralement de 10 à 13 % ce qui le rend très convenable ,après mélange avec de l'air, pour la fabrication de l'acide sulfurique.
De plus, si on désire augmenter la proportion d'anhydride sulfureux , il est facile de brûler le soufre libre présent dans les gaz dans la mesure que l'on voudra, ainsi que d'éliminer tout soufre libre résiduel.
En brûlant la totalité du soufre contenu dans les gaz il est possible d'obtenir un mélange atteignant 12 à 15 % d'anhydride sulfureux.
La description ci-dessous n'est donnée qu'à titre explicatif et non limitatif et il est entendu que différentes modifications peuvent y être apportées tout en restant dans le cadre de l'invention. La chambre de distillation de l'ap.. pareil et la chambre de grillage peuvent par exemple se trouver sur le même niveau, Une telle disposition nécessitera un transporteur approprié pour amener le sulfure du fond de la chambre de distillation au sommet de la chambre de grillage et dans certaines conditions, il peut être reconnu nécessaire d'aider l'action du ventilateur des tuyères de la chambre de grillage par l'interposition d'un aspirateur
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soit à la sortie de la chambre de distillation, soit entre les chambres de grillage et de distillation,
ou bien en un autre point de l'ensemble, pour faciliter la descente dans le fond de la chambre de distillation ,des gaz d'évacuation du haut de la chambre de grillage. Bien entendu il est égale- ment possible d'ajouter à l'installation qui a été décrite de semblables aspirateurs, si leur emploi est reconnu néces- saire , ou préférable, pour régler le courant gazeux à travers tout le système.
Les transporteurs à vis, qui ont été indiqués pour l'alimentation des chambres en matières solides, peuvent de même être remplacés par d'autres moyens d'alimentation , permettant de régler convenablement le régime de l'alimenta- tion en matières solides. On peut, si on le désire, placer une trémie de stockage, convenablement isolée, avec une porte réglable à son extrémité de déchargement, cette trémie étant placée avant la chambre de grillage pour recevoir le sulfure chaud de la chambre de distillation et alimenter à une vitesse réglable la chambre de grillage.
Le mode opératoire est également susceptible de recevoir différentes modifications. Par exemple, au lieu de procéder au grillage des premières parties de pyrites, au début du travail, sans éliminer l'atome de soufre mobile par une distillation préliminaire, il est possible de chauffer la chambre de distillation, soit électriquement, soit par tout autre procédé convenable, pour produire la distillation du soufre le plus mobile des premières charges de pyrites, avant leur introduction dans la chambre de grillage et cette source auxiliaire de chaleur peut être maintenue, jusqu'à ce que le travail se fasse convenablement et que l'on puisse compter sur les gaz chauds de la chambre de gillage pour fournir la quantité de chaleur nécessaire à la distillation.
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En réchauffant au préalable l'air ou le gaz contenant l'oxy- gène pour le grillage, les cendres chaudes de la chambre de grillage peuvent être utilisées efficacement comme source de chaleur supplémentaire ou de remplacement. Ceci peut se faire facilement en faisant passer l'air par l'ouverture de déchar- gement du cendrier, ce qui le réchauffera au contact des cendres chaudes, ou encore il peut être amené comme il a été indiqué, mais après avoir passé au-dehors de la chambre, avec les cendres chaudes dans un appareil échangeur de chaleur,
Bien que la description détaillée ci-dessus se réfère plus particulièrement aux fines de pyrites de fer ou à des concentrés de flotation, il est entendu que le procédé est également applicable au traitement de la marcassite, de la chalcopyrite et de tous autres minerais sulfurés analogues ,
finement pulvérisés que l'on entend désigner , eux aussi, par le terme employé de "fines de pyrites".