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Il existe de grandes quantités de minerais de fer oxydes et de résidus qui ne conviennent pas directement au traitement métallur gique par suite de leur teneur trop élevée en arsenic,et il est nécessaire d'éliminer aussi complètement que possible cette teneur avant le traitement, souvent aussi, il est nécessaire, avant leur traitement, d'agglomérer ces matières premières se présentant fré- quemment sous forme de grains très fins, particulièrement les rési- dus, ce qui a généralement lieu par frittage ou pelletisation et oaloinage des boulets.
Un procède connu de désarsénification de ces matières pre- mières consiste en un grillage réducteur dans des fours à étages ou dans des fours tubulaires rotatifs à l'aide de gaz réducteurs, tels que le CO, qui réduisent l'arséniate de fer -principalement en As2O3 et en Fe3O4, le As2O3 devenant volatil au-dessus de 600 C environ.
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Lorsqu'on ne dispose pas de prime abord de la matière pre- mière sous forme de grains très fins, un broyage préalable est néces saire, et le minerai désarsénifié, respectivement le résidu, se pré- sente alors aussi sous forme de grains très fins, et il doit ensuite encore être aggloméré avant son traitement.
En vue de la désars4nification de matières très riches en arsenic, comme les speiss, on sait aussi que l'on utilise simultané- ment des pyrites et du charbon, auquel cas on arrive à une teneur résiduelle de 3 % As et plus,
On sait aussi que l'on peut appliquer ce mode de travail à la désarsénification de minerais de fer et résidus oxydes, et que l'on arrive ainsi à une désarsénification qui donne des produits fréquemment utilisables.
L'inoonvénient principal de ce procédé réside en ce qu'on est obligé d'utiliser de grandes quantités de py- rites qui, d'une part, sont obères, et, d'autre part, provoquent un important dégagement de SO2: la plupart du temps, ce dégagement est trop faible pour en justifier une récupération économique en vue de sa transformation en H2SO4, mais il est toutefois trop important pour 2 4 en permettre sans plus le lâchage à l'atmosphère.
L'agglomération de la Matière première désarsénifiée, se présentant sous forme de grains très fins, a lieu ensuite par frit- tage ou pelletisation et oaloinage. On sait que, pour ce faire, on utilise comme combustible solide des matières sulfureuses, comme par exemple des pyrites.
Toutefois, jusqu'à présent, il n'a pas encore été possible de combiner en une seule phase les deux opérations de désarsénifioa- tion et d'agglomération, respectivement de oaloinage des boulets, parce que, pour obtenir un aggloméré exempt de soufre, il faut met- tre en oevure un si grand excès d'air que ceci provoque une réoxyda- tion de l'arsenic en arséniate, ce qui contrarie la désarsénifioation,, Si, par contre., on diminue le débit d'air de façon à obtenir un ag- gloméré suffisamment déaarsénifié, la combustion du soufre est inoom- @ plète et la teneur résiduelle en neutre de l'aggloméré obtenu est
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trop élevée.
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En outre, ce mode de travail présentait 1'inaonvé.aient déjà, mentionné qu'il faut consommer des quantités importantes de pyrite,,
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a savoir au moins 15 %, et la plupart du temps en pratique 5 %, quantité rapportée à la charge de matières premières oxydes,.
Même en cas d'utilisation de combustible carbonifère pour l'agglomération, il n'est pas possible d'arriver simultanément à une
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dé2arsénîfîoa*tion satisfaisante. Les pourcentages de volatilisation les plus élevés obtenus jusqu'à présent en cas d'agglomération avec un combustible carbonifère, sont d'environ 50 à 70 %, ce qui est de loin insuffisant pour donner un agglomère convenant au traitement métallurgique,,
La combinaison -- que l'on peut imaginer en théorie de la
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desa,rsn..ca.'t.on oonnue à l'aide de gaz réducteurs dans des fours à étages ou dans des f'oura tubulaires rotatifs, au traitement sur la bande dtaggloin6ration n'est pas possible du fait que si;
, d'une part, le temps de réaction de deux à trois heures nécessaire à la désara6 unification à l'aide d'agents réducteurs gazeux peut êj:re maintenu dans des 'ours.. , otages et dans des fours tubulaires rotatifs, par contre ose temps de séjour pour le -traitement sur la bande dragglt.. ration n'est pas admissible du point de vue économique.
La présente invention donne la description d'un procédé qui
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permet de procéder , la désarsénifioation sans charge importante à @ pyrites sur la bande de frittage et de tenir compte en même temps des avantages 'bien connus du travail sur cette bande. En développe- ment de l'invention, il est en outre possible de réunir en une seule les deux opérations de la désarsénification et de l'agglomération,
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et de produire un aggloméré respectivement des boulets qui donn,aCn- toute garantie tant au point de vue teneur en arsenio et en soufre que résistance mécanique de l'aggloméré.
Il est toutefois possible également de procéder à la désar-
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sénifioation sans gaz réducteurs et sans charge importante de pyrites de telle manière que le produit désarsénifié soit obtenu sous forma
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de grains très fins, ce qui est par exemple souhaitable lorsqu'il ne doit pas être chargé au haut-fourneau, mais bien lorsqu'il est desti.. né au procédé de réduction directe,
L'invention repose sur la déoouverte étonnante que la décom- position de l'arséniate en Fe3O4 et As2O3 a lieu de manière beaucoup plus rapide et complète en phase solide qu'en phase gazeuse , la con- dition sine qua non à respecter étant qu'il soit maintenu une atmos- phère autant que possible neutre,
au maximum faiblement oxydante ou réductrice, il est xeoommandable que soit maintenue une atmosphère légèrement réductrice afin d'éviter aveo certitude qu'elle devienne trop oxydante, mais le maintien d'une atmosphère fortement réductrice ne présente cependant aucun avantage. En atmosphère fortement réduc- trice, ce qu'on peut attendre de mieux est que la réaction se produi- ra partiellement en phase gazeuse et, de ce fait, l'avantage prinoi- pal de la présente invention, à savoir que la réaction a lieu plus rapidement et plus complètement en phase solide, sera au moins par- tiellement annulé.
Suivant l'invention, la matière à désarsénfier sera mise en présence d'une quantité de combustible solide qui ntest pas beaucoup supérieure à celle nécessaire à la réduction en Fe 0 , et elle sera
3 4 grillée de manière réductrice en atmosphère autant que possible neu- tre. oomme combustible solide, on utilisera avec avantage des com- bustibles oontenant du carbone qui offrent une faculté de réaction suffisante, comme par exemple l'anthracite, le lignite ou du charbon de bois et/ou des pyrites, qui se sont révélées convenir partiouliè- rement bien à la réaction.
L'addition de ces combustibles solides peut être maintenue dans des limites beaucoup plus étroites que dans le cas des procédés connus, à savoir dans les limites d'environ 1 à 4 % de pyrites, 1 à 4 % d'anthracite ou des quantités équivalentes de combustibles conte- nant du oarbone, dé moindre valeur.
S'est révélée convenir particulièrement bien à la réaction une combinaison de combustible sulfureux et carbonifère, qui, selon
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une formule particulière duplication de l'invention, est utilisée dans les proportions d'environ 1/3 de pyrites pour 2/3 d'anthracite.
Bien entendu, l'addition de pyrites peut être diminuée ou être supprimée complètement si, de prime abord, les résidus contien- nent du soufre sous forme de sulfure ou sous forme de sulfate, qui est réduit en sulfure par le combustible carbonifère.
Suivant une autre formule de mise en oeuvre de l'invention, il est possible de réunir en une seule les deux opérations de désar-
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s,5nifïoation et d'agglomération. On a notamment trouvé que, en cas d'utilisation simultanée de combustible carbonifère, oomme par exem- ple du coke ou du lignite, et de combustible sulfureux, comme par exemple des pyrites, il est possible), grâce à un réglage approprié de l'admission d'air., de mener la combustion des deux combustibles différents de manière que le fer soit réduit. de manière pratiquement
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complète jusqu'au stade du Fe 0.
de telle sorte qu'est garantie une volatilisation complète de l'arsenic et qu'on obtient néanmoins un -aggloméra d'une teneur en soufre de maximum 0,3 %, et même la plupart d.u temps inférieure à 0,1 %. Le temps de réaction nécessaire à la
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d.s,rsn3.i.aat.e:a seule nest que de 15 à ; minutes dans le cas de aj mode de.travail, et le temps de séjour total, nécessaire tant à la désarsénifioation qu'à l'agglomération, est de 20 à 40 minutes, on . peut sraooomoder de ces temps de séjour sur la bande d agglomération tant du point de vue technique qu'économique.
Si on procède simultanément à la ds,rsni ioation. et à 1 f ag- glomération, 11 est naturellement nécessaire d'accroître l'addition de combustible de la quantité de chaleur nécessaire au frittage ou au
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aaioinage, c t est--â-dire de la porter à environ z 10 % dtanthraoite ou 4 des quantités équivalentes de combustible de moindre valeur. oette quantité de chaleur peut être apportée aussi bien sous forme de
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¯,- combustibles solides, comme du ooke par exemple, que sous forme de gaz chauds.
Dans le oas du frittage, il convient que 1/3 environ du combustible solide soit remplacé par des gaz de combustion chauds.
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si, par contre,, on procède simultanément à la dése.rn3.fioa-
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tion et au aalo3.raage de boulets, il oonvient la plupart du temps de n'ajouter aux boulets que la quantité de mélange pyrite-anthracite nécessaire à la désarsénifioation et d'apporter la quantité de oha- leur nécessaire au oaloinage prinoipalement sous forme de gaz chauds,
Aux fins de garantir le maintien d'une atmosphère neutre, il est nécessaire, lorsque l'agglomération a lieu avec des combustibles solides sous apiration d'air, de diminuer fortement le débit d'air comparativement aux débits habituels avec la bande de frittage.
Suivant l'invention, on a recours à des quantités d'air de
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5 à 10 m3Jm2/h, comparativement aux quantités habituelles de 30 'a 80 M3/m2/h, et la plupart du temps 40 à 50 m/m2/h.
Suivant une autre formule de mise en pratique de l'invention, il n'est toutefois pas nécessaire de maintenir cette forte diminutioi du débit d'air pendant toute la durée du traitement, 11 suffit de s'en tenir à cette faible valeur du débit dtair jusqu'à environ la moitié du temps du traitement,, Ensuite, on peut augmenter très for- tement le débit d'air, même au-delà des valeurs habituelles, sans que la volatilisation de l'arsenic en soit affectée, cette augmenta- tion subséquente du débit d'air au-delà de 50, et même avec avantage
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au-delà de 70 à 80 m3Jm3/h, permet, en dépit du débit d'air très faible au cours des premiers stades, de maintenir le rendement de la bande de frittage dans des limites acceptables des points de vue
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technique et économique,
o'eat-a-dire environ 5 k 7 tonnes de pro- duction journalière par m2.
L'invention est expliquée plus clairement ci-après à l'aide des quelques exemples d'exécution suivants.
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XEMPLE 1.-
On a utilisé un résidu de flottage avec 1,7 % d'arsenic et- 1.,48.%:de soufre de la granulométrie suivante :
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<tb> plus <SEP> de <SEP> 0,2 <SEP> mm <SEP> 5%
<tb>
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0,09- 0,2 mm sla 0,06-'0,09 mm 31% 1... 0,06mm 43 #
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500 gr de ce résidu furent traites a 900 950 pendant 15 minutes dans un four rotatif chauffa électriquement, sous atmosphère d'azote, avec 4 % d'anthracite moulu et 2 % de pyrite de flottage.
La teneur en arsenic restante était inférieure à 0,04 %.
EXEMPLE 2.- on utilisa le même résidu qu'à l'exemple 1. Lors d'un essai de frittage, on mélangea, sous humidification simultanée, la charge suivante dans un malaxeur Eirich :
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<tb> 15 <SEP> kgs <SEP> de <SEP> résidus
<tb>
<tb> 15 <SEP> kgs <SEP> de <SEP> retours <SEP> 0-8 <SEP> mm
<tb>
<tb> 3,25 <SEP> kgs <SEP> de <SEP> lignite
<tb>
<tb> 0,6 <SEP> kg <SEP> de <SEP> pyrite
<tb>
Le mélange fut admis sur une grille d'agglomération de 40 x 40 cm et, après allumage, la dépression fut réglée de telle sorte que lors de la combustion la quantité de fumée était au maximum de 5- 10 m3/m2 de surfao.e d'aspiration par minute. Après combustion, l'agglo- méré fut refroidi aveo forte quantité de fumée de 80- 120 m3/m2 de surface d'aspiration.
Après agglomération, la teneur en arsenic de l'aggloméra était inférieure à 0,05 % et celle en soufre total était de 0,3 %.
EXEMPLE 3. -
Dans ce cas, la charge suivante fut mélangée dans le même ap- pareil qu'à l'exemple 2, et ensuite frittée :
15 kgs de résidu (pour la. composition et la granulométrie
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<tb> of. <SEP> exemple <SEP> 1)
<tb>
<tb> 7,5 <SEP> kgs <SEP> de <SEP> retours
<tb>
<tb> 2,- <SEP> kgs <SEP> de <SEP> lignite
<tb>
<tb> 0,6 <SEP> kg <SEP> de <SEP> pyrite
<tb>
Ici aussi, la quantité de fumée fut d'abord limitée pendant la combustion à 5 - 10 m3/m2 de surface d'aspiration/minute. La qua-
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lité de l'aggloméré était meilleure avec le chauffage mixte que dans le cas du frittage normal, ceci étant visible à la faible quantité de retours.
La teneur en arsenic de l'aggloméra produit par le chauf- fage mixte était également inférieure à 0,05 %. La teneur totale en soufre était de 0,17 %.
EXEMPLE 4¯,-
Le résidu (pour composition et granulométrie of, exemple 1) fut pelletiaé sans être broyé, sous addition de 4 % de pyrite et de 6 % de lignite. Les boulets avaient un diamètre de 10- 20 mm, Les boulets crus furent admis sur une grille de 40 x 40 cm en une couche de 35 om de hauteur. Avant admission des boulets crus, la grille fut recouverte d'une oouohe de protection de 10 cm de hauteur de boulets déjà calcinés provenant de l'essai précédent. Au travers du lit de boulets, on aspira des gaz de combustion chauds, qui ne contenaient plus d'oxygène. La température de combustion maximum fut de 1230 C.
Après la combustion, les boulets furent refroidis à l'air. La teneur en arsenic des boulets était de 0,08 %. celle en soufre de 0,2 %.