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PERFECTIONNEMENTS AUX METHODES DE SEPARATION DE PLOMB ET, OU DE CADMIUM DES MATIERES ZIN- CIFERES.
L'invention est relative à des perfectionnements aux mé- thodes de séparation de plomb et, ou de cadmium des matières zin- eifères, en particulier des blendes de zinc.
La méthode de flottation sélective a été largement utili- sée dans ce but mais, suivant la nature du minerai et le mode d'ap- plioation du procédé, des quantités variables de plomb, allant jus- que 7%, ont été d'habitude laissées dans le minerai et, dans l'ex- traction ultérieure du zinc par le procédé de distillation, une proportion importante de ce plomb est entrainée dans le produit zincifère, connu dans le commerce sous le nom de soudure forte, et qui est généralement de moindre valeur que le zinc pur obtenu par éleotrolyse ou d'autres procédés. La production d'oxyde de zinc de haute qualité, pour la préparation de pigments ou l'utilisation en médecine, ou d'autres usages, nécessite également une large
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élimination du plomb.
L'invention a pour objet la réduation ou l'élimination du plomb, en même temps que de tout cadmium présent, durant un grillage ou frittage du minerai en préparation pour la distilla- tion ou d'autres procédés.
Diverses propositions ont été formulées pour assurer l'é- limination du plomb et du cadmium dans des minerais de zinc, par volatilisation de ces métaux sous forme de leurs chlorures durant un procédé de grillage, du chlore, sous forme de sel commun, ou d'autres chlorures étant ajoutés dans ce but à la charge soumise au ou en cours de grillage.
L'invention cependant envisage l'élimination substantiel- le de plomb et de cadmium durant le grillage, mais sans addition spéciale d'autres réactifs, et cette élimination du plomb peut se produire durant le grillage désulfurant en phase unique qui sera décrit, ou être obtenue par un grillage de courte durée dis- tinct, qui suit le grillage désulfurant.
Dans le brevet belge Robson n 354.537 du 27 septembre 1928, on a décrit un procédé de frittage de minerais sulfurés, de concentrés et analogues,de zinc, (ci-après désigne comme procédé Robson) en mélangeant avec le minerai cru une matière en grains ou en nodules, de préférence une matière frittée broyée, provenant d' un grillage préalable, en quantité suffisante pour assurer une po- rosité de degré élevé dans la charge, et en produisant alors un grillage oxydant du mélange en une seule opération, remédiant ain- si à la nécessité d'un grillage préalable en mouffle, tel qu'em- ployé généralement auparavant,
Lorsque le procédé d'élimination du plomb et du cadmium de l'invention est exécuté durant le grillage désulfurant,
il suit les lignes générales du procédé de frittage en phase unique dont il a été question, en ce que la matière granulaire provenant de grillages précédents est ramenée ou réintroduite pour son mélange avec le minerai non grillé, et l'ensemble de l'opération est exécu- té dans une phase unique de grillage oxydant. La marche la plus ef-
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fioaoe du procédé perfectionné dépend toutefois de diverses oonsidé- toutes rations nouvelles ou différentes, qui ont/une relation avec le pour- centage final d'élimination du plomb.
Conformément à l'invention, un procédé pour séparer du plomb et du cadmium de minerais sulfurés, de concentrés et analo- gues, de zinc, consiste à soumettre ces matières à une opération de grillage oxydant, dans laquelle le minerai cru est mélangé à une matière granulaire ou nodulaire (par exemple une matière frittée et broyée provenant d'une opération précédente) en quantité suffi- sante pour assurer à la charge une porosité de degré élevé et une teneur en plomb inférieure à 1, 5%, ou sensiblement telle, et à régler l'introduction d'air et la valeur combustible de la charge pour engendrer une température en excès par rapport à celle requi- se pour éliminer du soufre, sans que la teneur en plomb dans les gaz qui s'échappent n'excède 280 milligrammes par pied cube ou 10 milligrammes environ par litre à température et pression normales.
Conformément à une variante de l'invention, une matière zincifère pratiquement désulfurée peut être traitée pour la sépara- tion de plomb et, ou de cadmium, en grillant dans les conditions décrites, le combustible nécessaire étant fourni par du carbone sous forme de coke, de charbon ou d'huile. On a constaté que l'addi- tion d'environ 5% de carbone, calculés en poids de la charge totale, procure une valeur combustible généralement appropriéeo La modifi- cation qui vient d'être décrite peut comprendre un court grillage distinct qui suit un grillage désulfurant.
La nature granulaire de la charge et sa teneur en plomb initiale ont une influence sur les conditions de température néces- saires et, avec une charge de nature granulaire la plus favorable, et une teneur en plomb initiale la plus favorable, l'accroissement de température ne doit pas être considérable, et de l'ordre de
2000 0 (par exemple, une température de fonctionnement de 1300" 0).
A cette fin, il peut être désirable, dans plusieurs cas, en rédui- sant la proportion de matière nodulaire, d'employer dans les char- ges des teneurs en soufre plus élevées que la teneur optimum pour un bon grillage frittant, c'est à dire 4-7%.
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Alternativement, si la proportion de plomb ne permet pas une réduction dans la proportion de matière nodulaire, on peut fournir à la charge du combustible sous forme de charbon ou de coke, pour accroître la valeur combustible de la charge au delà de ce que donne le soufre; ou bien, là où l'élimination du plomb est effea- tuée dans un grillage séparé ou distinct, après le grillage frittant, le combustible peut être entièrement constitué par du charbon ou du coke.
La valeur combustible plus élevée de la charge nécessite un accroissement de tirage à travers le lit qui la compose, à l'ef- fet de brûler le soufre supplémentaire ou le coke ajouté et par sui- te élever la température,et la prévision de moyens adéquats pour véhiculer les matières volatiles et les matières en suspension qui quittent le lit.
Lorsque, par exemple, le tirage optimum pour le grillage frittant ordinaire suivant le procédé Robson est équivalent à envi- ron 109, 6 dm3, à pression et température.. normales, par décimètre car- ré de surface de grille, on a trouvé qu'un taux de 122 dm3 ou au de- là,à pression et température normales ,est préférable pour l'élimina- tion du plomb.
La matière nodulaire requise pour former une charge suf- fisamment poreuse peut, conformément à l'invention, être fournie à la charge sous forme de matière calibrée dont le plomb a été éli- miné, réintroduite dans le procédé.
Pour faciliter l'élimination du plomb et l'élimination du cadmium, et maintenir une porosité uniforme élevée du lit, le calibrage ou dimensions des particules de la charge peut être plus élevé que celui le mieux approprié pour le grillage frittant sui- vant le procédé Robson. Une condition appropriée de charge pour ce dernier procédé est celle dans laquelle une large proportion de la matière diluante ramenée au procédé présente des dimensions de gra- nules de 3 à 1,5 mm., ce qui donne un excellent compromis entre l'ho- mogénéité de la charge et la liberté d'écoulement des gaz à travers cette dernière.
Dans le procédé de la présente invention toutefois, lors-
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que l'élimination du plomb et l'élimination du cadmium sont exé- cutées durant le grillage frittant, et la matière déjà frittée, qui est réintroduite en vue du mélange avec du minerai cru, est dépour- vue de plomb, un calibrage ou des dimensions de particules exoèdant les 3 mm à 1,5 mm., peut être utilisé, de façon à procurer une plus grande liberté d'écoulement des gaz,
Une autre raison d'employer des matières débarrassées de plomb réintroduites, est que si l'élimination du plomb doit être effectivement exécutée dans une phase unique de grillage, il est né- cessaire de réduire le contenu en plomb de la charge à la machine à fritter à moins de 1,5%,ou aux environs de àette teneur.
Pour cette raison, lorsque l'élimination du plomb est exécutée dans un grillage distinct subséquent, il peut être nécessaire de ramener au procédé une portion de la matière frittée et broyée pour abais- ser la teneur en plomb à la valeur indiquée.
Une autre considération de grande importance est que le fond de la charge, ou la portion de cette dernière qui se trouve le plus près des grilles, soit maintenu à une température plus élevée que celle nécessaire pour un grillage frittant ordinaire.
L'accroissement général de température du lit de charge, et également l'accroissement de tirage à travers le lit tendent à produire ce résultat, La température plus élevée des portions in- férieures du lit de charge réduit la condensation de la matière volatilisée, et concoure à maintenir les barreaux de grille pro- pres et un écoulement de gaz libre ou non contrarié.
Si la teneur en soufre plus élevée et le tirage accru n'assurent pas des conditions de température élevée et uniforme satisfaisantes dans toute la charge, et en particulier à la par- tie inférieure de cette dernière, du combustible supplémentaire, sous forme d'une couche de braises de coke, ou analogue, peut être placé sur la grille, en dessous de la charge de minerai.
En exécutant le procédé, soit comme partie du grillage désulfurant, ou sous forme d'un grillage subséquent distinct, il est important que la concentration de plomb dans les gaz passant
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à travers le lit de charge n'excède pas 10 milligrammes environ par litre de gaz à température et pression normales, sans quoi des troubles provenant de la congestion et de la condensation peuvent se produire.
Finalement, on peut estimer nécessaire, afin de mainte- nir les barreaux de grilles propres, de prévoir certains moyens pour les heurter ou les agiter afin de les libérer des obstrue- tions après que la matière frittée a été déchargée.
Si l'on néglige certaines ou plusieurs des conditions prescrites plus haut, une croûte ou des pailles peuvent se dévelop- per, principalement sous forme de galène, et sous cette forme le plomb est séparable par des moyens mécaniques. Par conséquent, on peut dans certains cas effectuer la séparation partielle du plomb dans le courant de gaz et séparer le restant par broyage et traite- ment sur tables, ou par des méthodes de lavage par densité ou par flottaison,
On constate que le procédé est progressif et s'exécute, toutes proportions gardées, d'une manière plus aisée si la teneur initiale en plomb est basse. Pour cette raison il peut être désira- ble dans certains cas d'effectuer la séparation du plomb par flot- taison, à la mine, aussi loin qu'il peut l'être convenablement.
Dans le cas de minerais venant au procédé de grillage a- vec une teneur en plomb dépassant 1,5% dans le minerai original, et lorsqu'une élimination presque complète du plomb est requise dans le produit fritté, il peut être désirable non seulement d'exécuter le procédé de frittage initial de telle façon que l'on assure l'élimi- nation maximum du plomb, mais également de compléter ce traitement par un nouveau frittage avec emploi de charbon ou de coke comme com- bustible et en suivant les indications générales précédemment dé- crites.
.Après exécution du procédé à la manière décrite plus haut% soit par le grillage en phase unique avec l'élimination plus on moins complète du plomb, ou bien par un grillage en deux phases, lorsque, dans chaque cas, le plomb restant dans le produit a été réduit à une basse teneur, par exemple moins de 0,1%, on a constaté
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que dans le procédé subséquent de distillation, la faible quantité de plomb restant dans le produit fritté est récupérée dans les condenseur$ durant la première partie de la période de distilla- tion, en même temps que la majeure partie de tout le cadmium pré- sent dans le produit fritté.
Ceci est contraire à ce qui se passe avec des minerais grillés par d'autres procédés, où le cadmium est recueilli dans la première partie de la période de distillation et le plomb est recueilli principalement dans la dernière partie de la période de distillation.
Dans le procédé d'élimination du plomb décrit, la récu- pération durant la première partie de la période de distillation de la faible quantité de.plomb et du cadmium restant dans le pro- duit fritté permet d'obtenir, durant la dernière partie de la pério- de de distillation, un zinc métallique de haute qualité, en sub- stance exempt tant de plomb que de cadmium.
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IMPROVEMENTS IN METHODS OF SEPARATION OF LEAD AND, OR CADMIUM FROM ZINCIFEROUS MATERIALS.
The invention relates to improvements in methods of separating lead and / or cadmium from zinc-containing materials, in particular zinc blends.
The selective flotation method has been widely used for this purpose, but depending on the nature of the ore and the manner in which the process is carried out, varying amounts of lead, up to 7%, have usually been used. left in the ore and, in the subsequent extraction of zinc by the distillation process, a significant proportion of this lead is carried away in the zinc product, known in the trade as strong solder, and which is generally of less value than pure zinc obtained by electrolysis or other processes. The production of high quality zinc oxide, for the preparation of pigments or the use in medicine, or other uses, also requires a wide
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lead elimination.
The object of the invention is the reduction or elimination of lead, along with any cadmium present, during roasting or sintering of ore in preparation for distillation or other processes.
Various proposals have been formulated to ensure the elimination of lead and cadmium in zinc ores, by volatilization of these metals in the form of their chlorides during a roasting process, chlorine, in the form of common salt, or of 'other chlorides being added for this purpose to the load subjected to or during roasting.
The invention, however, contemplates the substantial removal of lead and cadmium during roasting, but without the special addition of other reagents, and such removal of lead may occur during the single phase desulfurizing roasting which will be described, or be. obtained by a distinct short-term roasting, which follows the desulphurizing roasting.
In Belgian Robson Patent No. 354,537 of September 27, 1928, a process for sintering sulphide ores, concentrates and the like, of zinc, (hereinafter referred to as the Robson process) was described by mixing with the raw ore a grain material or in nodules, preferably a ground sintered material, obtained from a preliminary roasting, in an amount sufficient to assure a high degree of porosity in the filler, and then producing an oxidative roasting of the mixture in a single operation, thus remedying - if the need for a preliminary muffle netting, as generally used before,
When the process for removing lead and cadmium of the invention is carried out during desulphurizing roasting,
it follows the general lines of the single phase sintering process discussed, in that the granular material from previous screens is brought back or reintroduced for mixing with the unroasted ore, and the whole operation is performed in a single phase of oxidizing roasting. The most ef-
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The effect of the improved process, however, depends on various new or different considerations, which have to do with the final percentage of lead removal.
According to the invention, a process for separating lead and cadmium from sulphide ores, concentrates and the like, of zinc, consists in subjecting these materials to an oxidative roasting operation, in which the raw ore is mixed with a granular or nodular material (eg sintered and ground material from a previous operation) in an amount sufficient to provide the filler with a high degree of porosity and a lead content of less than 1.5%, or substantially such, and regulating the introduction of air and the fuel value of the feed to generate a temperature in excess of that required for removing sulfur, without the lead content in the escaping gases exceeding 280 milligrams per cubic foot or approximately 10 milligrams per liter at normal temperature and pressure.
According to a variant of the invention, a substantially desulfurized zinciferous material can be treated for the separation of lead and, or cadmium, by grilling under the conditions described, the necessary fuel being supplied by carbon in the form of coke. coal or oil. It has been found that the addition of about 5% carbon, calculated by weight of the total charge, provides a generally adequate fuel value. The modification just described may include a separate short roasting which follows a desulphurizing roasting.
The granular nature of the filler and its initial lead content have an influence on the necessary temperature conditions and, with a filler of the most favorable granular nature, and the most favorable initial lead content, the temperature increase. should not be considerable, and of the order of
2000 0 (for example, an operating temperature of 1300 "0).
To this end, it may be desirable, in several cases, by reducing the proportion of nodular material, to employ in the feeds higher sulfur contents than the optimum level for good sinter roasting, that is. ie 4-7%.
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Alternatively, if the proportion of lead does not allow a reduction in the proportion of nodular material, the feed can be supplied with fuel in the form of coal or coke, to increase the combustible value of the feed beyond what gives the feed. sulfur; or, where the lead removal is effected in a separate or separate screen, after the sinter roasting, the fuel may be entirely coal or coke.
The higher combustible value of the charge requires an increase in draft through the bed which composes it, in order to burn off the additional sulfur or the added coke and consequently to raise the temperature, and the provision of means adequate to carry volatiles and suspended solids leaving the bed.
When, for example, the optimum draft for ordinary sintered wire mesh according to the Robson process is equivalent to about 109.6 dm3, at normal pressure and temperature, per square decimetre of grid area, it has been found that A rate of 122 dm3 or more at normal pressure and temperature is preferable for lead removal.
The nodular material required to form a sufficiently porous filler may, in accordance with the invention, be supplied to the filler as a calibrated material from which the lead has been removed, reintroduced into the process.
To facilitate lead removal and cadmium removal, and to maintain a high uniform porosity of the bed, the size or particle size of the filler may be higher than that best suited for the sinter roasting following the process. Robson. A suitable loading condition for the latter process is that in which a large proportion of the diluent material fed back to the process has granule sizes of 3 to 1.5 mm., Which gives an excellent compromise between the homo- uniformity of the charge and the free flow of gases through the latter.
In the process of the present invention, however, when
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that lead removal and cadmium removal are carried out during sinter roasting, and the already sintered material, which is reintroduced for mixing with raw ore, is lead free, sizing or particle sizes exuding 3 mm to 1.5 mm., can be used, so as to provide greater freedom of gas flow,
Another reason for using re-introduced lead-free materials is that if the lead removal is to be effectively performed in a single roasting phase, it is necessary to reduce the lead content of the machine charge. sinter to less than 1.5%, or around this content.
For this reason, when the lead removal is performed in a subsequent separate screen, it may be necessary to return a portion of the sintered and ground material to the process to lower the lead content to the indicated value.
Another consideration of great importance is that the bottom of the charge, or the portion thereof which is closest to the grids, be maintained at a higher temperature than that required for ordinary sinter roasting.
The general increase in temperature of the feed bed, and also the increase in draft through the bed, tends to produce this result. The higher temperature of the lower portions of the feed bed reduces the condensation of the volatilized material, and helps to keep the grate bars clean and a free or unimpeded flow of gas.
If the higher sulfur content and the increased draft do not ensure satisfactory uniform temperature conditions throughout the load, and in particular in the lower part thereof, additional fuel, in the form of a A layer of coke embers, or the like, can be placed on the grate, below the ore charge.
In carrying out the process, either as part of the desulphurizing screen, or as a separate subsequent screen, it is important that the concentration of lead in the passing gases
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through the feed bed does not exceed about 10 milligrams per liter of gas at normal temperature and pressure, otherwise disturbances from congestion and condensation may occur.
Finally, it may be considered necessary, in order to keep the grid bars clean, to provide some means for striking or agitating them in order to free them from obstructions after the sintered material has been discharged.
If some or more of the conditions prescribed above are neglected, a scab or straw may develop, mainly in the form of galena, and in this form the lead is separable by mechanical means. Therefore, in some cases the partial separation of lead from the gas stream can be effected and the remainder separated by grinding and processing on tables, or by density or flotation washing methods,
It can be seen that the process is gradual and is carried out, all things considered, more easily if the initial lead content is low. For this reason it may be desirable in some cases to carry out the separation of lead by floating, at the mine, as far as is convenient.
In the case of ores coming to the roasting process with a lead content exceeding 1.5% in the original ore, and where almost complete removal of lead is required from the sintered product, it may be desirable not only to d '' carry out the initial sintering process in such a way that the maximum elimination of lead is ensured, but also to complete this treatment by a new sintering with the use of coal or coke as fuel and following the instructions general previously described.
After carrying out the process in the manner described above% either by the roasting in a single phase with the more or less complete elimination of the lead, or else by a roasting in two phases, when, in each case, the lead remaining in the product has been reduced to a low content, for example less than 0.1%, it has been found
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that in the subsequent distillation process, the small amount of lead remaining in the sintered product is recovered in the condensers $ during the first part of the distillation period, together with most of all the cadmium present. in the sintered product.
This is contrary to what happens with ores roasted by other processes, where cadmium is collected in the first part of the distillation period and lead is collected mainly in the latter part of the distillation period.
In the lead removal process described, the recovery during the first part of the distillation period of the small quantity of lead and of the cadmium remaining in the sintered product makes it possible to obtain, during the last part of the distillation. the distillation period, a high quality metallic zinc, in a substance free of both lead and cadmium.