<Desc/Clms Page number 1>
Il est connu de griller des minerais sulfurés par semi-smspen- sion dans un courant d'air ou de gaz oxydant,les minerais pouvant être des mi- nerais -en grains naturels ou fabriques par un moyen quelconque d'aggloé- ration et de granulation,ou des minerais en poudre fine. Pour de faire, on utilise une enceinte généralement plus haute que large, à la partie inférieu- re de laquelle pn place un diaphragme perforé à travers lequel on souffle l'air ou le gaz'oxydant.
L'enceinte ayant été portée au préalable à la tem- pérature de réaction, on alimente le minerai cru au-dessus du diaphragme et on règle l'afflux du gaz oxydant à travers le diaphragme de façon à dévelop- per dans la partie de l'enceinte immédiatement au-dessus du diaphragme une vitesse telle que le minerai soit mis dans un état de semi-suspension et d' agitation analogue à l'eau qui bout sans toutefois être entraîné en majeure partie par le courant gazeux en dehors de l'enceinte de grillage.
Le minerai qui s'accumule dans le four est évacué en continu ou discontinu, généralement par débordement, au moyen de sorties ad hoc ménagées dans la paroi latérale de l'enceinte.
Dans les dessins ci-joints, figure 1 représente schématiquement un dispositif connu en l'espèce. Dans cette figure :
1 est l'enceinte, 2 le diaphragme perforé, 3 la boite à vent alimentée sous pression par l'orifice 4 ; 5 est l'orifice de débordement du minéral., 6 un tuyau conduisant par gravité le minerai grillé dans la trémie étanche 7, dont il peut être :retiré par le registre 8. Le chiffre 9 indique l'orifice d'évacuation des gaz de grillage, 10 le conduit d'alimentation en minerai cru, amené par la vis 11 de la trémie 12. La vis 11 est entraînée par le moteur 13.
Ce système présente deux inconvénients importants, quand on 1' applique à du minerai en grains :
1. La matière évacuée représente pratiquement un échantillonnage moyen de la matière en agitation dans l'enceinte 1. Elle contient donc une certaine proortion de grains qui ont séjourné dans l'enceinte un temps trop court pour etre entièrement désulfuré3.
2. La vitesse du gaz oxydant ou air injecté à travers le diaphragme 2 doit être choisie de façon à être suffisante pour maintenir en suspension les grains les plus gros et entraîner le moins possible des grains: les plus fins. Ceci exige un calibrage très serré limitant très fort le différence de calibre entre le grain le plus gros et le grain le moins gros, sous peine soit d'entraînement de quantités inadmissibles de matière avec les gaz de grillage par l'orifice 9, soit d'accumulation des plus gros grains à la partie inférieure du four où ils grillent mal par suite de leur manque de mobilité.
La présente invention a pour objet d'éviter ces inconvénients.
L'invention consiste en ce que la totalité du minerai grillé, hormis la portion de fin très réduite dont on ne peut empêcher l'entrainement par les gaz de grillage, est évacuée par la partie inférieure du four et en ce que l'on crée dans la masse de... minerai soumis au grillage, par la répartition de l'air ou du gaz oxydant nécessaire au grillage en plusieurs fractions injectées à des endroits différents de la matière, une zone dE? turbulence intense séparant dans l'enceinte de grillage deux zones, une zone supérieure où le minerai est en semi-suspension (appelée aussi fluidisation),
et une zone inférieure où les grains de matière sont en repos relatif les uns par rapport aux autres et descendent régulièrement par pesanteur vers un dispositif d'évacuation tandis que leur masse est traversée par un lent courant d'àir ou de gaz oxydant qui parachève le grillage.
Dans la zone de repos relatif des grains, le grillage du minerai est parachevé au moyen d'une ou plusieurs injections supplémentaires d'air ou de gaz oxydant, limitées à un débit total par unité de temps et de section de passage tel qu'il circule à faible vitesse dans les interstices entre les grains de mar tière sans agiter ces derniers, c'est-à-dire sans les mettre en mouvement les
<Desc/Clms Page number 2>
uns par rapport aux autres ; cet air ou gaz récupère également la chaleur sensible de la matière grillée et la ramène ensuite dans la zone supérieure de grillageo
La zone de turbulence intense peut être constituée par une pluralité d'espace?: convergents-divergents dans lesquels on injecte de l'air ou des gaz oxydants.
L'injection de l'air ou du gaz oxydant dans la dite zone de turbulence intense peut se faire au moyen de barreaux creux perforés immergés dans la masse de minerai et profilés de façon à présenter la section de passage minimum pour la matière approximativement au niveau de l'injection principale du gaz oxydant ou de l'air.
On injecte la masse principale d'air ou de gaz oxydant (air primaire) à travers les perforations des barréaux à une grande vitesse, de l'ordre de 15 à 30 mètres par seconde, de façon que la matière soit maintenue au niveau de l'injection entre les barreaux à l'état de semi-suspension tourbillonnaire avec agitation très violente ; on injecte une petite quantité supplémentaire d'air ou de gaz oxydant (air secondaire) dans la masse de minerai au niveau inférieur des dits barreaux, c'est-à-dire en dessous de la zone de semi-suspension tourbillonnaire, dans la zone de repos relatif des grains les uns par rapport aux autres.
Suivant un autre trait caractéristique de l'invention, on injecte encore de l'air ou des gaz oxydants (air tertiaire) au-dessus de 1' endroit d'évacuation -du minerai de la zone inférieure de l'enceinte, à un niveau substantiellement voisindu niveau d'évacuation.
Le débit total d'air secondaire plus air tertiaire est choisi suffisamment réduit pour que cet air ne provoque pas de déplacements relatifs appréciables des grains de matière les uns par rapport aux autres dans la zone de repos relatif qui s'étend immédiatement en dessous de la zone en semi-suspension tourbillonnaire.
L'air secondaire a comme effet principal, aidé en cela par l' appoint d'air tertiaire, d'achever la combustion du soufre sulfure avant que la matière ne se soit sensiblement refroidie. L'air tertiaire a comme effet principal de récupérer à contre courant la chaleur sensible du minerai grillé et de la ramener dans la zone de réaction tout en empêchant la formation de sulfate s.
Les barreaux creux à l'injection d'air primaire et secondaire peuvent présenter une section affectant la forme de deux triangles accolés par leurs bases.
Dans les dessins ci-joints, figure 2 représente en élévation schématiquement et à titre d'exemple, un mode de réalisation de l'invention convenant particulièrement bien pour le grillage de blende crue (sulfure de zinc impur) fine granulée au préalable par un procédé convenable d'ag- glomération et calibrée par exemple entre 1/2 mm. et 4 mm.
Dans cette figure, 1 représente l'enceinte du four, 2 représentent des barreaux creux, en matériau résistant au feu et, de préférence, bon conducteur de la chaleur, par exemple en acier inoxydable.
Ces barreaux-présentent deux chambres indépendantes,une chambre supérieure 3 qui alimente les tuyères 4 , et une chambre inférieure 5 qui alimente les tuyères ou fentes 6. Toutes les chambres 3 sont connectées avec un tuyau (non figuré) d'alimentation d'air dit primaire sous pression. Toutes les chambres 5 sont connectées avec un second tuyau (non figuré) d'air dit se- condaire également sous pression. 7 est une trémie, de préférence calorifu- gée. 8,8 sont des boites à vent alimentant les tuyères ou fentes 9. Elles sont connectées avec un troisième tuyau (voir figure) d'air dit tertiaire, également sous pression.
10 est une vis doseuse actionnée par un moteur a réducteur a vitesse réglable 11, réglant l'évacuation de la matière grillée de façon à maintenir au niveau 17 la matière en semi-suspension dans la partie supé-
<Desc/Clms Page number 3>
rieure du four. 12 est une trémie étanche permettant d'accumuler la matière grillée. 13 est une trémie d'alimentation contenant la matière crue, 14 est une via doseuse actionnée par un moteur réducteur à vitesse réglable 18.
15 est le conduit d'alimentation du four à matière crue, réalisé de préfé- rence en métal inoxydable. 16 est l'orifice d'évacuation des gaz de grilla- ge.
Il résulte de la disposition représentée que la totalité d'air tertiaire, air secondaire et air primaire traverse la matière en semi-sus- pension au-dessus des tuyères 4. Le débit total d'air est fixé de façon à obtenir dans sa section du four qui s'étend depuis le niveau supérieur des barreaux jusqu'au niveau 17 la vitesse qui à la température de grillage (pour la blende g 950 à 105000) convient pour maintenir la matière à l'état de semi-suspension avec agitation modérée. Cette vitesse, exprimée pour de 1' air froid et pour la section du four supposé vide de matière, est de l'ordre de 50 cm. par seconde. L'air primaire, injecté sous pression dans les cham- bres3 desbarreaux 2 , représente une quantité de l'ordre de 80% du total.
Les tuyères 4 , régulièrement espacées sur les barrreaux, ont des orifices tels que l'air y prend une vitesse de l'ordre de 15 à 30 mètres/ seconde (calculée pour de l'air froid). Les barreaux 2 ont une forme pris- matique, aussi bien vers le haut que vers le bas, de telle sorte que la sec- tion minimum de passage de la matière entre les barreaux se trouve au niveau destuyères 4. Cette section représente 50 à 70% de la section horizontale totale du four au niveau 17. La distance entre les tuyères primaires 4 et les tuyères secondaires ou fentes 6 est de l'ordre de 30 à 50 cm. La quantité d'air injectée par letuyères ou fentes 6 est de l'ordre de 10 à 15 % de l'air total. La quantité d'air injectée par les tuyères ou fentes 9 est de l'ordre de 10 à 5%.
Les tuyères ou fentes 6 et 9 sont largement proportionnées de façon que l'air en sorte à faible vitesse, de l'ordre de 5 mètres par seconde par exemple, sans provoquer de remous sensibles dens la matièree
Il en résulte que sous le niveau destuyères 4 le débit d'air par unité de section horizontale est largement inférieur à ce qui serait nécessaire pour agiter la matière, La vitesse dans le sens vertical exprimée pour de l'air froid et pour la section horizontale du four supposée vide de matière, ne dépasse pas 10 cm. par seconde.
Les grains de matière sont donc immobiles les uns par rapport aux autres, et la masse descend ré- gulièrement entre les barreaux et dans la trémie 7 au fur et à mesure de l'évacuation par la vis doseuse 10, qui est réglée pour débiter la quantité de blende, ou autre minerai, grillée correspondant à l'apport de blende crue, ou autre minerai, par la vis 14.
Il en résulte que la petite quantité du soufre sulfure encore contenue dans certains grains au moment où ils passent en-dessous du niveau des tuyères 4 est systématiquement brûlée à contre-courant par l'action comburante du total des deux débits d'air soufflés par les tuyères ou fentes 6 et 9, le premier réchauffé par récupération de la chaleur sensible de la matière grillée de la trémie 7 , le second réchauffé par la conductibilité des parois des chambres 5Il peut également être utile, quoique pas indispensable, de préchauffer préalablement par un moyen quel- conque, l'air pénétrant dans les chambres 5 ; par exemple par échange de chaleur avec les gaz de grillage sortant par 16.
L'effet ainsi obtenu de parachèvement du grillage est total.
La teneur en soufre sulfure est ramenée à moins de 0,05% de la teneur en soufre sulfate est pratiquement égale au soufre déjà combiné au calcium et au baryum sous forme de sulfates indécomposables. , le plus, il ne se reforme pas de sulfate de zinc sous le niveau des tuyères 4, la combustion de la petite quantité de sulfure restant dans la matière étant réalisée audessus de 900 C, après quoi le refroidissement subséquent se produit dans un courant d'air pur, exempt de SO2 et SO3.
<Desc/Clms Page number 4>
D'une autre coté, le débit gazeux réalisé au niveau. des tuyères 4, s'exerçant dans une section fortement redite donne une vitesse par unité de section grandement accrue. De plus, il est animé d'un mouvement de violente turbulence grâce aux tuyères opposées injectant l'air à grande vitesseo Il en résulte que les plus gros grains sont tous soulevés par ce courant accéléré et grillent parfaitement sans que l'on soit obligé d'admettre dans la section du four au-dessus des barreaux une vitesse ascensionnelle de gaz telle qu'elle entraînerait vers la sortie 16 des quantités inadmissibles de matièreo La pratique montre que, dans les donditions décrites ciavant, on peut obtenir que 95% et plus de la matière grillée s'évacue par le dessous,
tandis que 5% ou moins de la matière grillée sont entraînés, parce que trop fine, avec les gaz de grillage.