Procédé d'isolement du zinc.
La présente invention.concerne un procédé d'isolement du zinc à partir de minerais de zinc oxydés et/ou de concentrés de sulfure de zinc grillés , suivant lequel on soumet les minerais ou concentrés à une lixiviation, puis
les résidus de lixiviation résultants à une volatilisation pyrométallurgique.
L'isolement industriel du zinc par lixiviation et électrolyse a gagné de plus en plus d'importance depuis sa découverte au début du siècle, spécialement depuis' qu'il..,
a été reconnu que les concentrés de minerais se prêtant éminem-ment à ce mode opératoire sont ceux qui sont particulière- ment riches en zinc et particulièrement pauvres en impuretés.
Par impuretés,il convient d'entendre à propos de l'isolement électrolytique du zinc en premier lieu le fer et l'acide silicique, outre l'arsenic, l'antimoine, le cobalt, le nickel, le germanium, le chlore et le fluor. Toutefois, du fait que ces éléments accompagnent presque sans exception
le minéral zincifère principal, à savoir la blende,. -on a dû au cours des 50 dernières années de l'application indus- trielle de l'électrolyse du zinc,se consacrer déjà précocement à rendre ces impuretés inoffensives du fait qu'elles conduisent à des inconvénients sensibles tant lors de
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L'économie de l'isolement du zinc par électrolyse dépend, par conséquent,' pour beaucoup du fait qu'on réussit ou non à éliminer autant que possible les impuretés déjà lors du grillage et de la lixiviation.
Au début de l'application industrielle de l'électrolyse du zinc tandis qu'on pouvait encore s'approvisionner en concentrés de minerais . et en minerais de zinc purs
et particulièrement riches et que la pollution irréfléchie par évacuation des résidus aux immondices n'entraînait aucune charge économique sensible, on a pu se contenter de la lixiviation neutre ^classique. Toutefois, avec la nécessité d'une exploitation. Croissante de blendes contenant, par exemple,, beaucoup de fer,' pour lesquelles il faut aussi
tenir compte de fluctuations dans la composition des minerais, l'application du procédé électrolytique est. devenue difficile sinon même pour partie anti-économique .
Cette succession de difficultés commence déjà avec la lixiviation primaire du'produit de grillage utilisé.
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de la masse zincifère oxydée, le fer qui:'était passé en solution précipite après oxydation sous forme d'hydroxyde
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baisse. Lors de sa floculation, l'hydroxyde de fer entraîne une fraction sensible des métaux secondaires constituant
des impuretés, comme l'arsenic, l'antimoine et le germanium. Pour atteindre cet effet décisivement important, il faut toutefois ajouter un excès du produit de grillage qui dépend de la quantité des impuretés et de celle du fer, mais la conséquence, inéluctable en est que 1-oxyde de zinc.apporté par l'excès n'est plus dissous. Dans ces conditions, on atteint des rendements d'extraction d'environ 70 à un maximum
de 90% du zinc et, par conséquent, on arrive à des résidus de lixiviation ayant des teneurs en.zinc:,non dissous inadmissiblement élevées.
Pour éviter les dépenses dues à des pertes de métal, on a donc déjà proposé aussi de perfectionner le procédé
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de plus de 90% lors de la lixiviation. Jusqu'à présent, on
a obtenu un tel résultat par exécution de plusieurs stades de lixiviation successifs dans différentes conditions de lixiviation et de précipitation,avec pour partie de très hautes concentrations en acide et des températures élevées,
de même qu'un apport d'oxydant sous forme gazeuse. Ce procédé est devenu applicable après qu'il a été reconnu que
de grandes quantités de fer dissous peuvent être précipitées
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de goethite à partir de la solution sous la forme d'un résidu facile à filtrer.
L'inconvénient de ce mode opératoire consiste toutefois dans la multiplicité des stades de lixiviation entrai-nant des dépenses d'investissement et d'exploitation énormes. Par exemple, la liqueur de lixiviation ,dont la concentration
en vue de l'électrolyse est imposée par des considérations d'ordre théorique,doit être amenée dans une installation d'évaporation distincte à la concentration nécessaire qui .est beaucoup plus- élevée. De plus, la multiplicité des stades' de lixiviation exige une installation beaucoup plus complexe
à l'atelier de lixiviation et rend ainsi beaucoup plus délicate la conduite et la surveillance des opérations.
Enfin, une'difficulté qui -s'est révélée particuliè- rement grave est que le résidu évacué aux immondices dans le procédé à la jarosite et/ou à la goethite constitue un déchet dont l'accumulation entraîne (^importants inconvénients de pollution, du fait que les éléments nuisibles qui s'y trouvent contenus pomme les composés de l'arsenic, de l'antimoine, du thallium, du bismuth, etc., sont aisément entraînés par l'eau de'pluie et pénètrent, par conséquent, dans la nappe phréatique
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raison, les installations de lixiviation en plusieurs stades des minerais de zinc exposent actuellement à des dépenses tellement importantes pour l'évacuation de ces résidus que les avantages économiques offerts depuis quelques années par le procédé hydrométallurgique proprement dit n'existent plus.
Une voie totalement différente consiste, par conséquent, dans les traitements pyrométallurgiques des résidus de lixiviation. On a proposé à cette fin de nombreux modes opératoires,qu'on a essayés et mis également en pra-
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<EMI ID=9.1> <EMI ID=10.1> lixiviation et de la volatilisation dans un procédé cyclique. .Le principe du procédé est alors de manière évidente que le résidu de lixiviation, après séchage et apport de coke et d'additifs formant un laitier,est soumis à la fusion réductrice à des températures de plus de 1.000[deg.]C de façon que le zinc soit volatilisé à l'état de vapeur métallique, puis oxydé dans un courant gazeux et enfin recueilli dans une installation de dépoussiérage.
Les résidus métalliques non volatils et formant
le laitier constituent ainsi une phase fondue consistant
en matte et laitier. La-poussière oxydée et sulfatée riche
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A partir de 1950 environ, on a considéré ce mode opératoire comme exposant à l'inconvénient que le résidu
de lixiviation séché se présente sous une forme pulvérulente
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ultérieur utilement à un traitement préalable) comme le pastillage, le briquetage ou le frittage,qui sont des opérations fort onéreuses et.fastidieuses.En;outre, la puissance de tous les
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de métal par an.' Pour partie, les procédés thermiques exigent, de plus, -.une source d'énergie onéreuse comme le
coke métallurgique ou le pétrole. Comme il s'agit de plus d'un isolement , métallurgique thermique en plusieurs stades,au cours desquels les dégagements de poussière sont inéluctables et les gaz brûlés usés ne se prêtent pas à un traitement industriel, ces variantes du mode opératoire ont 'suscite avec l'importance croissante des usines à- zinc, une série d'inconvénients ne permettant plus leur application dans des conditions économiques. Ces différentes variantes sont polluantes, entraînent des dépenses d'exploitation et d'entretien élevées et exigent des dépenses d'investissement importantes.
En raison de ces différentes observations, l'in- vention a pour but de simplifier le procédé de lixiviation
et de l'associer rationnellement à un procédé de traitement thermique des résidus de lixiviation permettant d'obtenir, pour un rendement d'extraction optimal en zinc,un résidu dont il est possible de se débarrasser absolument sans danger. Dans un procédé de lixiviation simple en un stade, le zinc susceptible d'être dissous aisément du produit de grillage est.amené en phase ..liquide' pour 'une dépense minimale
Le résidu de lixiviation riche en zinc ainsi obtenu doit alors être soumis avec tous les métaux secondaires qu'il contient à un procédé thermique ne présentant pas les inconvénients précités des procédés appliqués antérieurement.
Comme indiqué, une caractéristique du résidu de lixiviation séché est sa granulométrie extrêmement fine. Suivant l'invention,on part du principe que cette particularité .'peut être exploitée économiquement pour un traitement avantageux.
Suivant l'invention; on obtient.le résultat
voulu du fait 'qu'on dispose, après-la, lixiviation
neutre du produit de grillage du minerai de zinc, ; d'un résidu de lixiviation à haute teneur en zinc non dissous, on sèche ensuite ce résidu de lixiviation et on le met en contact, à l' état fluidisé et en milieu réducteur .avec des gaz chauds
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autres composés métalliques facilement volatilisables,puis on précipite ces métaux sous' forme d'un mélange d'oxydes, <EMI ID=15.1>
tandis qu'on recueille les métaux et composés métalliques non volatilisés sous forme de matte ou de laitier, après quoi on soumet
le mélange des oxydes finalement à une lixiviation neutre.
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Une conduite avantageuse du procédé de l'invention consiste
à exécuter en un seul stade la lixiviation neutre du produit
de grillage du minerai de zinc. Un avantage supplémentaire consiste dans l'épuisement de la liqueur de lixiviation neutre jusqu'à
un degré d'acidité correspondant à un pH d'environ 5 et de préférence 5,5 et jusqu'à précipitation du fer qui s'est dissous avec précipitation simultanée, lors de la floculation des composés du fer, des autres métaux secondaires passés à l'état ionique en solution.
Une forme de réalisation avantageuse du procédé
de l'invention est caractérisée en ce qu'on exécute le traitement pyrométallurgique du résidu de lixiviation dans un four
de fusion à cyclone.
De cette façon, l'invention associe la lixiviation neutre, qui est sans complication du point de vue de l'appareillage et de la conduite du procédé, au contraire-d'un préjugé courant des spécialistes, au procédé pyrométallurgique, reconnu comme optimal du point de vue tant fonctionnel qu'économique,
de " la réaction d'un solide dans un gaz", avec très fine subdivision des solides en évitant tous les inconvénients qui
sont propres à ces modes opératoires des deux espèces pris isolément.
Le procédé pyrométallurgique conduit de la manière conforme à l'invention permet de chauffer la matière
meuble et fine spontanément-à la haute température de traitement
<EMI ID=16.1> . progresse le plus rapidement avec le meilleur rendement dans le mélange formé par la phase gazeuse et par la phase pulvérulente finement fluidisée. Cette particularité explique la diffé- - rence sensible d'espace de réaction nécessaire, en comparaison, par exemple, d'un four à cylindre exigeant un volume
de four de 2 m<3> par tonne par jours alors que, par exemple, dans
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un débit d'environ 25 tonnes par jour est suffisant. Le rapport des volumes de réaction est donc d'environ 50:1 et permet donc d'importantes économies sur les dépenses d'installation et
sur l'encombrement indépendamment de l'avancement très,actif
et fort rapide de la réaction dans le cyclone.
Suivant une forme de réalisation avantageuse du
procédé de l'invention, le mélange des oxydes formé par voie pyrométallurgique est soumis, séparément du minerai de zinc grillé, à une lixiviation neutre à l'aide d'une solution diluée d'acide sulfurique, de façon que la majeure partie de l'oxyde
de zinc contenue sous une forme particulièrement soluble dans
le mélange des oxydes se dissolve préférentiellement avec forma-
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en concentration plus élevée.
L'invention offre un avantage supplémentaire, à
savoir que lors de la lixiviation et de la précipitation distinctes du mélange des oxydes, la lixiviation de même que la précipitation sont conduites en fonction de l'aptitude à la lixiviation et à la précipitation des différents constituants utiles de façon à enrichir successivement les constituants utiles peu solubles.
Le procédé de l'invention offre aussi l'avantage que le mélange des oxydes se présente sous la forme d'une masse
de très fines particules dont la surface spécifique active est optimale et confère-les propriétés les plus favorables pour
la lixiviation et la précipitation, c'est-à-dire que le mélange des oxydes contient ses différents constituants sous une forme particulièrement soluble.
Il en résulte enfin aussi la possibilité avantageuse de conduire le procédé de l'invention en ajoutant le mélange des oxydes pendant la lixiviation -primaire du produit de grillage du minerai de zinc vers la fin de la neutralisation à un pH de 2 et de préférence de plus de 2..
L'invention est davantage illustrée par l'exem- ple suivant.
EXEMPLE .-
On introduit dans une cuve de lixiviation à agitateur un minerai de zinc grillé contenant les métaux utiles ci-après :
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(le reste du minerai de zinc grillé consiste essentiellement
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On broie le produit de grillage jusqu'à une granulométrie inférieure à 75 microns (tamis n[deg.] 200) pour une proportion de 70% et on 1!introduit en vue de la lixiviation dans une cuve munie d'un agitateur. On commence la lixiviation neutre avec une teneur initiale en acide d'environ 115 g d'acide
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soit-de'5,5. On ajoute de la solution d'acide au produit de grillage jusqu'à établir ce .pH. La température de lixiviation
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Par concentration de la boue résiduelle, on obtient
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de .' grillagé. .Ce. résidu a la 'constitution suivante (par rapport à la substance sèche) :
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forme pulvérulente fine. On le mélange avec 30% en poids de coke moulu d'environ 75 microns et on introduit l'ensemble régulièrement dans un four de fusion à cyclone à lit fluidisé,avec de l'air préchauffé. Comme additifs on ajoute au résidu de lixiviation pulvérulent, en dehors du coke déjà indiquée du Si02 et du FeS2 servant à la formation de la matte et du laitier.-
Au sortir du réacteur de fusion, les gaz se séparent ctes produits -en phases fondues.- On amène' les gaz chauds dans une chambre de postcombustion dans laquelle on brûle
le monoxyde de carbone et les métaux en phase vapeur au moyen d'un apport d'air.
Après être passés par un réfrigérant, les gaz entrent dans un filtre où les poussières d'oxydes métalliques entraînées qui sont enrichies en les constituants volatils sont recueillies sous forma de mélange d'oxydes.
Les produits de fusion s'accumulent dans un four d'attente dans lequel la séparation entre matte et laitier s'achève. La-matte comprend les métaux non volatils comme
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enrichis, tandis que la'gangue-et la- majeure partie du fer
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Le mélange dés oxydes est le produit des réactions chimiques suivantes :
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La combustion des vapeurs métalliques donne les composés suivants :
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composition suivante :
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des autres.
REVENDICATIONS.
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1.- Procédé d'isolement du zinc à parti.r de minerais de zinc oxydés et/ou de concentrés de sulfure de zinc grillés, suivant lequel on soumet les minerais et concentrés à la lixiviation, puis les résidus de lixiviation résultants à une volatilisation pyrométallurgique, caractérisé en ce qu'on dispose, après la lixiviation neutre du produit de grillage du minerai
de zinc, d'un résidu de lixiviation à haute teneur en zinc non dissous, on sèche ensuite le résidu de lixiviation et on le met en contact, à l'état fluidisé et en milieu réducteur, avec des gaz chauds de manière à volatiliser le zinc de même que les autres composés métalliques facilement volatilisables, puis on précipite ces métaux sous forme de mélange d'oxydes, tandis qu'on recueille les métaux et composés métalliques non volatilisés sous forme de matte ou de laitier, après quoi on soumet le mélange
des oxydes finalement à une lixiviation neutre.