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Procédé d'extraction de sulfure de plomb de minerais plombi- fères sulfurés.
La présente invention concerne les procédés de gril- lage ou calcination de minerais sulfurés tels que la pyrite, contenant de faibles quantités (pouvant atteindre 5 % envi- ron) de composés de plomb et notamment de sulfure de plomb, - en vue d'en extraire le plomb de manière commode.
Lorsqu'on grille de la pyrite plombifère dans un four de grillage, de la manière habituelle, avec de l'air, la plus grande partie du plomb s'oxyde et reste dans le mi- nerai grillé à l'état d'oxyde de plomb et autres composés.
Or, on a constaté qu'on peut avantageusement traiter
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la pyrite plombifère, contenant ou non d'autres métaux non ferreux, de manière à produire du soufre et/ou de l'an- hydride sulfureux, ainsi que de l'oxyde de fer, tout en vola- tilisant en même temps la presque totalité du plomb à l'état de sulfure de plomb. On peut alors séparer le sulfure de plomb des gaz de grillage en abaissant convenablement la tem- pérature et en recueillant la vapeur de sulfure de plomb dans un appareil approprié.
Suivant la présente invention on grille les mine- rais sulfurés, tels que la pyrite à faible teneur en plomb, avec une quantité restreinte d'air ou de gaz à contenance d'o- xygène dans un four rotatif, un four .vertical ou un four mécanique, de manière que tout l'oxygène soit consommé et qu'une partie de la matière chauffée se trouve en contact avec un gaz exempt d'oxygène. On introduit simultanément dans le four, en un ou plusieurs points convenables de celui- ci et de préférence dans la zone de combustion, un courant de gaz sensiblement exempt d'oxygène, tel que l'azote, l'an- hydride sulfureux ou un mélange de ceux-ci, ce qui a pour résultat de volatiliser le sulfure de plomb et de l'entraîner dans le courant de gaz.
Il y a lieu de contrôler soigneusement la tempéra- ture de la zône de combustion afin que les gaz de combus- tion situés immédiatement au-dessus de cette zone, où ils ne contiennent plus d'oxygène, soient suffisamment chauds pour volatiliser le sulfure de plomb, sans toutefois dépasser le point de fusion du minerai sulfuré soumis au traitement.
Des températures convenables sont de l'ordre de 800-900 C, et on a constaté que dans le cas d'une pyrite contenant jus-
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qu'à 5% de plomb, pratiquement tout ce plomb se volatilise à des températures allant de.800 C à 850 C.
La tension de vapeur du sulfure de plomb étant très faible aux températures utilisées, il faut donc intro- duire des quantités considérables de gaz, surtout lorsque la teneur en plomb du minerai sulfuré est relativement éle- vée.
On a trouvé que,en général, le volume de gaz inerte doit être environ le double de celui de l'air ou gaz de com- bustion, et qu'il doit traverser le brûleur à une vitesse d'en- viron 20 centimètres par seconde.
Afin d'éviter que le sulfure de plomb ne se trans- forme en oxyde de plomb par combustion, il est essentiel que la zone où s'effectue la volatilisation du plomb soit pratique- ment libre d'oxygène. Dans le cas d'un minerai ou autre ma- tière contenant beaucoup de pyrite, on atteint ce résultat par le contrôle de la vitesse de l'amenée d'air. Dans le cas de matières plus pauvres en soufre, et aussi en général, il peut être avantageux d'ajouter au minerai une faible quantité de coke ou autre matière contenant du carbone, afin d'assurer que l'oxygène libre soit rapidement éliminé. Dans ces cir- constances il se peut qu'une qertaine quantité de soufre libre soit présente dans le gaz, ce qui assure que les conditions soient non-oxydantes. On peut recueillir ce soufre libre du gaz par des moyens convenables, après extraction du sulfure de plomb.
On peut introduire le gaz exempt d'oxygène dans la partie inférieure du four en même temps que de l'air ou un gaz contenant de l'oxygène, ou bien en introduire la totalité ou une partie-directement dans la zone de combustion.
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Onpeut également utiliser le gaz exempt d'oxygène, introduit de cette manière, afin de régler les conditions thermiques comme c'est décrit dans le brevet anglais n 359478.
Lorsque la teneur en plomb est relativement élevée, il faut une quantité de gaz assez grande pour volatiliser le sulfure de plomb et l'entraîner à travers les régions moins chaudes situées au sommet du four, et dans ce cas, en raison du refroi- dissement trop prononcé, le gaz doit être chauffé au préala- ble, peu importe qu'il soit introduit dans la partie infé- rieure du four ou dans la z6ne de combustion. De méme,lorsqu'on utilise la plus faible quantité d'air ou d'oxygène possible pour la combustion, afin d'obtenir une plus grande quantité de soufre libre dans les gaz résultants, il se peut qu'on n'at- teigne pas une température suffisamment élevée pour volatili- ser le sulfure de plomb, à moins de chauffer au préalable les gaz d'apport.
On a trouvé qu'on peut très bien réaliser l'inven- tion en utilisant comme gaz exempt d'oxygène un mélange d'an- hydride sulfureux et d'azote, prélevé du sommet du four. Les minerais plombifères sulfurés sont ainsi soumis au traitement décrit ci-dessus et on traite de façon appropriée les gaz s'échappant du sommet du four, par refroidissement par exemple, en vue d'en éliminer premièrement le sulfure de plomb et en- suite le soufre, puis on renvoie les gaz résiduels contenant de l'anhydride sulfureux, avec ou sans chauffage préalable, soit à la zone de combustion, soit en partie à la zone de com- bustion et en partie au bas du four, où ils se mélangent à l'air ou au gaz contenant de l'oxygène.
EXEMPLE.-
Pour traiter de la pyrite contenant 2% de plomb et
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45% de soufre, on peut exécuter comme suit le procédé suivant l'invention:
On mélange la pyrite grossièrement broyée avec 10% de son propre poids de coke pulvérisé, et on introduit ce mé- lange de manière continue dans la partie supérieure d'un four rotatif, à raison de 100 kilos par heure. On insuffle de l'air au bas du four à une allure correspodant à 130 m3 par 100 kg. de pyrite. En un point du four situé à un tiers environ de sa longueur à partir de l'extrémité inférieure, on introduit un mélange de N2 et de S02 à une allure telle que la températu- re maximum du four ne dépasse pas 900 C.
De ce gaz, introduit à la température de 200 C, il faut un volume allant de 200 à 300 m3 par 100 kg. de pyrite, suivant ce que le four perd de chaleur. Dans ces conditions, la pyrite se trouve soumise à une réduction énergique dans la partie supérieure du four, les gaz évacués ,consistant en un mélange de N2, SO2, fumée de soufre et CO2, ainsi que de vapeur de sulfure de plomb. On re- froidit ce gaz à 400 C environ et on le fait passer à travers un séparateur électrostatique de poussière. Dans ce séparateur s'accumule une poussière riche en sulfure de plomb, qu'on peut livrer au commerce ou traiter de toute manière connue, en vue d'en extraire du plomb. Après avoir complètement refroi- di le gaz résiduel pour condenser la fumée de soufre, on le concentre en SO2, et on le restitue au four de grillage.
Cette concentration purge le gaz d'une quantité d'azote correspon- dant à celle qui entre sous forme d'air dans le four.
On peut avantageusement combiner le procédé suivant l'invention aveccelui pour la sulfatation du zinc et du cuivre contenus dans les minerais sulfurés, décrit dans la demande de brevet anglais n 34770/31 de la demanderesse. Par ce pro-
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cédé combiné, on peut enrichir en anhydride sulfureux, de toute manière voulue, et remettre en circulation les gaz con- tenant de l'anhydride sulfureux évacués de la partie supé- rieure du four, une quantité de gaz suffisante pour assurer la volatilisation du sulfure de plomb étant envoyée à tra- vers le four ou la partie supérieure de celui-ci.
Si la tem- pérature de la zone de combustion est maintenue à un degré suffisamment élevé (c'est-à-dire à 850 C au moins) et que la quantité et la vitesse du gaz sont adéquates (ce qui dépend de la teneur en plomb du minerai), pratiquement tout le plomb est en traîné à l'état de sulfure de plomb, dans les gaz éva- cués.
On peut également traiter le minerai de manière à ré- cupérer le soufre à l'état libre. Dans ce but il faut que le grillage soit fortement réducteur, et on peut ajouter du car- bone libre sous une forme convenable, afin d'aider à la réduc- tion du sulfure de soufre en soufre libre. D'une manière géné- rale,on peut utiliser les procédés décrits dans le brevet anglais n 359.478 et dans le brevet belge n 391.635, en y apportant les modifications décrites ci-dessus afin d'assurer la volatilisation complète du plomb.
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Process for extracting lead sulphide from sulphide lead ores.
The present invention relates to processes for roasting or calcining sulphide ores such as pyrite, containing small quantities (up to about 5%) of lead compounds and in particular of lead sulphide, - with a view to extract lead conveniently.
When lead pyrite is roasted in a roasting furnace in the usual manner with air, most of the lead oxidizes and remains in the roasted ore as carbon oxide. lead and other compounds.
However, it has been observed that one can advantageously treat
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lead pyrite, whether or not containing other non-ferrous metals, so as to produce sulfur and / or sulphurous anhydride, as well as iron oxide, while at the same time volatilizing almost all of the lead in the form of lead sulphide. The lead sulfide can then be separated from the roasting gases by suitably lowering the temperature and collecting the lead sulfide vapor in a suitable apparatus.
In accordance with the present invention, sulfur ores, such as low lead pyrite, are roasted with a limited amount of air or oxygen containing gas in a rotary kiln, vertical kiln, or oven. mechanical furnace, so that all oxygen is consumed and part of the heated material is in contact with an oxygen-free gas. Simultaneously introduced into the furnace, at one or more suitable points thereof and preferably in the combustion zone, is a stream of gas substantially free of oxygen, such as nitrogen, sulfur dioxide or a gas. mixture of these, which results in volatilization of the lead sulphide and entraining it in the gas stream.
The temperature of the combustion zone should be carefully controlled so that the combustion gases immediately above this zone, where they no longer contain oxygen, are hot enough to volatilize the sulfur dioxide. lead, without however exceeding the melting point of the sulphide ore subjected to the treatment.
Suitable temperatures are of the order of 800-900 C, and it has been found that in the case of a pyrite containing up to
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that at 5% lead, virtually all of this lead volatilizes at temperatures ranging from 800 C to 850 C.
The vapor pressure of lead sulphide being very low at the temperatures used, it is therefore necessary to introduce considerable quantities of gas, especially when the lead content of the sulphide ore is relatively high.
It has been found that, in general, the volume of inert gas should be about twice that of the air or combustion gas, and that it should pass through the burner at a speed of about 20 centimeters per. second.
In order to prevent lead sulphide from being converted into lead oxide by combustion, it is essential that the area where lead volatilization takes place is substantially free of oxygen. In the case of an ore or other material containing a lot of pyrite, this is achieved by controlling the speed of the air supply. In the case of materials lower in sulfur, and also in general, it may be advantageous to add to the ore a small amount of coke or other material containing carbon, in order to ensure that free oxygen is rapidly removed. In these circumstances some amount of free sulfur may be present in the gas, which ensures that the conditions are non-oxidizing. This free sulfur can be collected from the gas by suitable means after extraction of the lead sulphide.
The oxygen-free gas can be introduced into the lower part of the furnace at the same time as air or an oxygen-containing gas, or all or part of it can be introduced directly into the combustion zone.
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The oxygen-free gas, introduced in this manner, can also be used in order to control the thermal conditions as described in UK Patent No. 359478.
When the lead content is relatively high, it takes a quantity of gas large enough to volatilize the lead sulphide and carry it through the cooler regions at the top of the furnace, and in this case, due to the cooling. too pronounced, the gas must be heated beforehand, whether it is introduced into the lower part of the furnace or into the combustion zone. Likewise, when the smallest possible quantity of air or oxygen is used for combustion, in order to obtain a greater quantity of free sulfur in the resulting gases, it may not be attained. not high enough to volatilize the lead sulfide, unless the feed gas is preheated.
It has been found that the invention can be carried out very well by using as the oxygen-free gas a mixture of sulfur dioxide and nitrogen taken from the top of the furnace. The sulfur-bearing lead ores are thus subjected to the treatment described above and the gases escaping from the top of the furnace are suitably treated, for example by cooling, with a view to first removing the lead sulphide therefrom and then the sulfur, then the residual gases containing sulfur dioxide, with or without prior heating, are returned either to the combustion zone, or partly to the combustion zone and partly to the bottom of the furnace, where they mix air or gas containing oxygen.
EXAMPLE.-
To process pyrite containing 2% lead and
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45% sulfur, the process according to the invention can be carried out as follows:
The coarsely ground pyrite is mixed with 10% of its own weight of pulverized coke, and this mixture is fed continuously into the top of a rotary kiln at a rate of 100 kilograms per hour. Air is blown into the bottom of the oven at a rate corresponding to 130 m3 per 100 kg. of pyrite. At a point in the oven about one-third of its length from the lower end, a mixture of N2 and SO2 is introduced at a rate such that the maximum temperature of the oven does not exceed 900 C.
This gas, introduced at a temperature of 200 C, requires a volume ranging from 200 to 300 m3 per 100 kg. of pyrite, depending on how much heat the oven loses. Under these conditions, the pyrite is subjected to an energetic reduction in the upper part of the furnace, the exhaust gases consisting of a mixture of N2, SO2, sulfur smoke and CO2, as well as lead sulphide vapor. This gas is cooled to about 400 ° C. and passed through an electrostatic dust separator. In this separator, a dust rich in lead sulphide accumulates, which can be delivered to commerce or treated in any known manner, with a view to extracting lead therefrom. After having completely cooled the residual gas to condense the sulfur smoke, it is concentrated to SO2, and it is returned to the roasting oven.
This concentration purges the gas of an amount of nitrogen corresponding to that which enters the furnace as air.
The process according to the invention can advantageously be combined with that for the sulphation of the zinc and the copper contained in the sulphide ores, described in the English patent application No. 34770/31 of the applicant. By this pro-
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Combined, it is possible to enrich in sulfur dioxide, in any desired manner, and recirculate the gases containing sulfur dioxide discharged from the upper part of the furnace, a quantity of gas sufficient to ensure the volatilization of the sulfur. of lead being sent through the furnace or the top of it.
If the temperature of the combustion zone is maintained at a sufficiently high degree (i.e. at least 850 C) and the quantity and velocity of the gas are adequate (which depends on the lead from the ore), practically all of the lead is trailed as lead sulphide in the exhaust gases.
The ore can also be treated so as to recover the sulfur in the free state. For this purpose the roasting must be strongly reducing, and free carbon can be added in a suitable form, to aid in the reduction of sulfur sulfide to free sulfur. In general, the processes described in UK Patent No. 359,478 and in Belgian Patent No. 391,635 can be used, with the modifications described above to ensure complete volatilization of the lead.
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