CA1053471A - Reduction selective de minerals metalliques oxydes - Google Patents
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Abstract
Procédé d'extraction d'un ou plusieurs métaux facilement réductibles à l'état pur ou à l'état d'alliages, à partir d'un minerai les contenant en faible quantité en même temps que de grandes quantité.epsilon. d'autres métaux moins facilement réductibles, l'extraction se faisant en portant le minerai et une masse réductrice à température élevée, la masse réductrice étant obtenue par dispersion de la faible quantité désirée de réducteur dans une matière ayant au moins trois fois son volume.
Description
lOS3~71 L'invention se rapporte a un perfectionnement au traitement des minerais oxydés ou d'un mélange d'oxydes ou de scories oxydées contenant de l'oxyde de nickel contenu en faible quantité ainsi que plusieurs autres oxydes métalliques inclus l'oxyde de fer dont on desire extraire de façon sélective le nickel. Elle se rapporte plus particulierement a la préparation de charges réactionnelles a base de minerais ou de scories et d'un agent réducteur des oxydes contenus, lesquelles charges sont destinées a etre soumises a une réduction a température élevée a l'état solide accompagnée ou suivie d'une fusion des composants, devenus fusibles.
Il est courant qu'un mineraicontienne plusieurs oxydes métalliques, par exemple des oxydes de trois métaux A, B, C dont le plus facile a réduire. A par exemple, est un élément de valeur contenu en faible quantité. Si l'on veut extraire la totalité de A a l'état métallique, soit pur, soit sous forme d'un alliage a forte concentration en A, il y a lieu de limiter a de faibles valeurs la quantite de reducteur employée, sans pour cela laisser une quantité notable de A dans le résidu. Cette limitation permet d'obtenir le métal désiré en évitant ou limitant la réduction de B et de C.
Il en résulte que les volumes respectifs du réducteur et du minerai constituant enser~le la charge réactionnelle sont souvent dans le rapport de 1 a 10, et meme 1 a 50. La réparti-tion reguliere du reducteur dans la charge est, de ce fait, tres difficile a obtenir pa,r les moyens mécaniques usuels. En certains points, par manque de réducteur, une partie de l'oxyde de A ne sera pas réduite, tandis qu'en d'autres points il y aura exces de réducteur et l'on y réduira, outre la totalité de l'oxyde de A, une quantité trop importante des oxydes de B et de C. En défini-tive, l'utilisation du reducteur ne sera pas optimale; le metal obtenu ne sera pas aussi riche en A qu'on l'aurait souhaite et on aura laisse dans la scorie une partie de cet elément de valeur.
A
Le perfectionnement selon llinvention qui s'applique à un procédé spécifique de reduction de minerais ou de scories oxydés contenant de l'oxyde de nickel en faible quantité ainsi que plusieurs autres oxydes métalliques inclus de l'oxyde de fer en vue d'extraire une quantité substantielle du nickel contenu dans le minerai ou les scories à l'exclusion des autres métaux par mélange d'un réducteur carboné au minerai ou aux scories à traiter de façon à former une charge réactionnelle que l'on soumet ensuite à une reduction à température elevee accompagne d'une fusion pour extraire le nickel sous forme d'un alliage de ferro-nickel riche en nickel, permet de remédier à ces inconvénients.
Selon l'invention ce perfectionnement consiste à
préparer la charge réactionnelle et recuperer l'alliage riche en nickel en procédant de la façon sulvante~
a) determination du volume de minerai ou scories -à reduire;
b) détermination de la quantité de réducteur carboné
necessaire pour reduire seulement la totalite de l'oxyde nickel contenu dans le minerai ou les scories de façon à limiter la reduction des autres oxydes metalliques egalement contenus dans le minerai ou les scories;
c) melange de la quantite de reducteur determinée dans un support de façon à constituer une masse réductrice de volume superieur à environ 3 fois le volume occupé par la quantité
de réducteur détermin~e;
d) melange intime de la masse reductrice obtenue avec le minerai ou les scories de façon à constituer la charge réactionnelle; ;~
e) réduction et fusion de la charge reactionnelle obtenue en utilisant un four rotatif pour comm~ncer et un four electrique pour achever celle-ci et obtenir le métal liquide et de -- 2 -- -.
A
.. . .
- : . ~ ~.... ~ . . . .
1053~71 la scorie; et f) separation de llalliage de feu nickel des produits de la fusion.
Selon la nature du réducteur carbone et de la matière dans laquelle on le disperse, plusieurs modes de réalisation sont possibles.
Dans un premier mode de réalisation, le réducteur carboné est liquide, par exemple du fuel, et la masse réductrice est formée par emulsion avec de l'eau en ajoutant eventuellement un agent mouillant.
Dans un deuxième mode de réalisation, le reducteur carbone est constitue de brai ou d'un hydrocarbure lourd et est dissous dans un solvant.
Dans un troisième mode de realisation le reducteur carbone est solide et est constitue par exemple de coke ou de charbon. Ce reducteur est melange très intimement à une autre matière solide qui peut être une partie du minerai même ou de la scorie, le reducteur et cette autre matière solide ayant ete ~ prealablement broyes à une très grande finesse.
; 20 Le rapport entre le volame de la matière à traiter et celui de la masse reductrice peut varier suivant le produit à
traiter et ses caracteristiques physiques et chimiques;~dans tous les cas il est necessaire que le rapport du volume de la masse reductrice au volume du reducteur soit superieur à environ 3.
Le procede de l'invention permet donc d'augmenter le volume apparent de la masse reductrice et de favoriser la regularite et l'homogeneite de sa repartition dans la charge: le ~
volume de la masse reductrice dans laquelle on a disperse le ~-reducteur et celui de la charge reactionnelle ne seront plus dans le rapport de 1 à 10 ou de 1 à 50, mais dans un rapport au moins trois fois plus eleve. On choisira de preference un volume de masse reductrice d'autant plus eleve que le rapport initial des A
~ . .
105~'i'1 volumes du réducteur et du produit à traiter est plus faible.
Ceci est favorable a l'obtention de rendements éleves de la reduction, en meme temps qu'à la regularité de ces rendements.
Le procédé est avantageusement utilisable pour le traitement de minerais naturels pauvres tels que ceux de nickel pour la récupération d'éléments métalliques contenus dans des scories métallurgiques ou dans les nodules provenant du fond des mers. Le procédé pourrait également être utilisé pour des minerais naturels pauvres tels que ceux du cuivre.
La description vient d'être faite dans le cas de la recupération d'un élément métallique A à partir d'un mélange contenant des oxydes de trois métaux A, B, C. Elle serait égale-ment valable dans le cas où l'on souhaite separer deux ou plu-sieurs elements metalliques facilement reductibles, par exemple A, B, C en laissant dans la scorie au moins une partie d'autres elements moins faciles à réduire, tels que D, E. Les métaux A, B, C peuvent être les éléments de valeur que l'on cherche à
separer ou bien, au contraire, des impuretés que l'on veut eliminer, l'objectif recherche etant la bonne separation des deux groupes de metaux A, B, C d'une part et D, E d'autre part, dans un minerai~ une scorie ou un compose d'oxydes métalliques.
L'exemple ci-après illustre le perfectionnement selon l'invention:
On dispose d'un minerai de nickel (garniérite) qui a ~OS3471 Four composition pondérale :
NiO.............................. 3~20~o (soit Ni .... 2,52%) CoO.............................. 0,15~ (soit Co ..... 0,12$) Si2 -----. 39,00~0 A1203 . . ~ . . 3,80~
Fe23 . .............. . ... .. 24~30% (soit Fe ... 17,00~o) MgO................... 18,50~o r23 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - . . . 0~ 35/~
~erte au feu.......... 10,70~o 100,00%.
On cherche à obtenir un ferro-nickel à 33~ au moins de nickel contenant pratiquement la totalité du nickel et du cobalt du minerai. ~a quantité de carbone à a~outer ~our ré-duire la totalité de Fe203 à l'état de FeO et faire passer à
l'état métallique le nickel, le colbalt et une partie du fer, est de 32,8 kg par tonne de minerai sec. Compte tenu du rende-ment il faut utiliser 35 kg de carbone par tonne de minerai sec, ce qui correspond ~ 38~ 9 kg de fuel liquide utilisé. Le minerai, après séchage, est broyé de fa~on ~ passer en totalité ~ tra-vers Ime grille de 1 mm. ~e volume du réducteur est de 43,2 litreæ, tandis que le volume du minerai broyé à réduire est de l'ordre de 1000 litres, la densité du minerai en poudre étant de l'~rdre de 1. ~es volumes du réducteur et du minerai sont donc dan~ le rapport de 1 à 23 environ et il est difficile, --dans ce~ conditions d'obtenir un mélange ~uffisamment homogène ~ ~
pour assurer ~ne extr~ction complète du nickel sans réduire - -une quantité exagérée de fer.
On forme une émulsion avec:
345 litres d'eau 43,2 litres de fuel 1,8 litre d'agent mouillant 390 ~~ litres d'émulsion.
I,e rap~ort du volume du réducteur ~ celui de l'émulsion -- . : . .~, . .
lOS3471 est de 1 à 9, tandis que le rapport du volume de l'emulsion a celui du minerai est de 2,6. On brasse le minerai broye et mulsion. Le mélange obtenu est bouleté dans un plateau puis passé dans un four du type rotatif ou à sole tournante où se produisent le séchage en même temps que le début de la réduction.
Les boulettes chaudes tombent dans un four électrique où s'achè-ve la réduction et où a lieu la fusion.
Après séparation du métal liquide et de la scorie, on obtient 67,800 kg d'alliage ayant pour analyse:
Ni 36% Co 1,79%
C 0,040% Fe reste, Si 0,030%
et 782 kg de scorie contenant 0,105% de Ni. Ceci correspond à
un rendement d'extraction du nickel de 96,8%. Ce rendement excellent a pu être obtenu régulièrement dans des essais répétés.
Il est courant qu'un mineraicontienne plusieurs oxydes métalliques, par exemple des oxydes de trois métaux A, B, C dont le plus facile a réduire. A par exemple, est un élément de valeur contenu en faible quantité. Si l'on veut extraire la totalité de A a l'état métallique, soit pur, soit sous forme d'un alliage a forte concentration en A, il y a lieu de limiter a de faibles valeurs la quantite de reducteur employée, sans pour cela laisser une quantité notable de A dans le résidu. Cette limitation permet d'obtenir le métal désiré en évitant ou limitant la réduction de B et de C.
Il en résulte que les volumes respectifs du réducteur et du minerai constituant enser~le la charge réactionnelle sont souvent dans le rapport de 1 a 10, et meme 1 a 50. La réparti-tion reguliere du reducteur dans la charge est, de ce fait, tres difficile a obtenir pa,r les moyens mécaniques usuels. En certains points, par manque de réducteur, une partie de l'oxyde de A ne sera pas réduite, tandis qu'en d'autres points il y aura exces de réducteur et l'on y réduira, outre la totalité de l'oxyde de A, une quantité trop importante des oxydes de B et de C. En défini-tive, l'utilisation du reducteur ne sera pas optimale; le metal obtenu ne sera pas aussi riche en A qu'on l'aurait souhaite et on aura laisse dans la scorie une partie de cet elément de valeur.
A
Le perfectionnement selon llinvention qui s'applique à un procédé spécifique de reduction de minerais ou de scories oxydés contenant de l'oxyde de nickel en faible quantité ainsi que plusieurs autres oxydes métalliques inclus de l'oxyde de fer en vue d'extraire une quantité substantielle du nickel contenu dans le minerai ou les scories à l'exclusion des autres métaux par mélange d'un réducteur carboné au minerai ou aux scories à traiter de façon à former une charge réactionnelle que l'on soumet ensuite à une reduction à température elevee accompagne d'une fusion pour extraire le nickel sous forme d'un alliage de ferro-nickel riche en nickel, permet de remédier à ces inconvénients.
Selon l'invention ce perfectionnement consiste à
préparer la charge réactionnelle et recuperer l'alliage riche en nickel en procédant de la façon sulvante~
a) determination du volume de minerai ou scories -à reduire;
b) détermination de la quantité de réducteur carboné
necessaire pour reduire seulement la totalite de l'oxyde nickel contenu dans le minerai ou les scories de façon à limiter la reduction des autres oxydes metalliques egalement contenus dans le minerai ou les scories;
c) melange de la quantite de reducteur determinée dans un support de façon à constituer une masse réductrice de volume superieur à environ 3 fois le volume occupé par la quantité
de réducteur détermin~e;
d) melange intime de la masse reductrice obtenue avec le minerai ou les scories de façon à constituer la charge réactionnelle; ;~
e) réduction et fusion de la charge reactionnelle obtenue en utilisant un four rotatif pour comm~ncer et un four electrique pour achever celle-ci et obtenir le métal liquide et de -- 2 -- -.
A
.. . .
- : . ~ ~.... ~ . . . .
1053~71 la scorie; et f) separation de llalliage de feu nickel des produits de la fusion.
Selon la nature du réducteur carbone et de la matière dans laquelle on le disperse, plusieurs modes de réalisation sont possibles.
Dans un premier mode de réalisation, le réducteur carboné est liquide, par exemple du fuel, et la masse réductrice est formée par emulsion avec de l'eau en ajoutant eventuellement un agent mouillant.
Dans un deuxième mode de réalisation, le reducteur carbone est constitue de brai ou d'un hydrocarbure lourd et est dissous dans un solvant.
Dans un troisième mode de realisation le reducteur carbone est solide et est constitue par exemple de coke ou de charbon. Ce reducteur est melange très intimement à une autre matière solide qui peut être une partie du minerai même ou de la scorie, le reducteur et cette autre matière solide ayant ete ~ prealablement broyes à une très grande finesse.
; 20 Le rapport entre le volame de la matière à traiter et celui de la masse reductrice peut varier suivant le produit à
traiter et ses caracteristiques physiques et chimiques;~dans tous les cas il est necessaire que le rapport du volume de la masse reductrice au volume du reducteur soit superieur à environ 3.
Le procede de l'invention permet donc d'augmenter le volume apparent de la masse reductrice et de favoriser la regularite et l'homogeneite de sa repartition dans la charge: le ~
volume de la masse reductrice dans laquelle on a disperse le ~-reducteur et celui de la charge reactionnelle ne seront plus dans le rapport de 1 à 10 ou de 1 à 50, mais dans un rapport au moins trois fois plus eleve. On choisira de preference un volume de masse reductrice d'autant plus eleve que le rapport initial des A
~ . .
105~'i'1 volumes du réducteur et du produit à traiter est plus faible.
Ceci est favorable a l'obtention de rendements éleves de la reduction, en meme temps qu'à la regularité de ces rendements.
Le procédé est avantageusement utilisable pour le traitement de minerais naturels pauvres tels que ceux de nickel pour la récupération d'éléments métalliques contenus dans des scories métallurgiques ou dans les nodules provenant du fond des mers. Le procédé pourrait également être utilisé pour des minerais naturels pauvres tels que ceux du cuivre.
La description vient d'être faite dans le cas de la recupération d'un élément métallique A à partir d'un mélange contenant des oxydes de trois métaux A, B, C. Elle serait égale-ment valable dans le cas où l'on souhaite separer deux ou plu-sieurs elements metalliques facilement reductibles, par exemple A, B, C en laissant dans la scorie au moins une partie d'autres elements moins faciles à réduire, tels que D, E. Les métaux A, B, C peuvent être les éléments de valeur que l'on cherche à
separer ou bien, au contraire, des impuretés que l'on veut eliminer, l'objectif recherche etant la bonne separation des deux groupes de metaux A, B, C d'une part et D, E d'autre part, dans un minerai~ une scorie ou un compose d'oxydes métalliques.
L'exemple ci-après illustre le perfectionnement selon l'invention:
On dispose d'un minerai de nickel (garniérite) qui a ~OS3471 Four composition pondérale :
NiO.............................. 3~20~o (soit Ni .... 2,52%) CoO.............................. 0,15~ (soit Co ..... 0,12$) Si2 -----. 39,00~0 A1203 . . ~ . . 3,80~
Fe23 . .............. . ... .. 24~30% (soit Fe ... 17,00~o) MgO................... 18,50~o r23 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - . . . 0~ 35/~
~erte au feu.......... 10,70~o 100,00%.
On cherche à obtenir un ferro-nickel à 33~ au moins de nickel contenant pratiquement la totalité du nickel et du cobalt du minerai. ~a quantité de carbone à a~outer ~our ré-duire la totalité de Fe203 à l'état de FeO et faire passer à
l'état métallique le nickel, le colbalt et une partie du fer, est de 32,8 kg par tonne de minerai sec. Compte tenu du rende-ment il faut utiliser 35 kg de carbone par tonne de minerai sec, ce qui correspond ~ 38~ 9 kg de fuel liquide utilisé. Le minerai, après séchage, est broyé de fa~on ~ passer en totalité ~ tra-vers Ime grille de 1 mm. ~e volume du réducteur est de 43,2 litreæ, tandis que le volume du minerai broyé à réduire est de l'ordre de 1000 litres, la densité du minerai en poudre étant de l'~rdre de 1. ~es volumes du réducteur et du minerai sont donc dan~ le rapport de 1 à 23 environ et il est difficile, --dans ce~ conditions d'obtenir un mélange ~uffisamment homogène ~ ~
pour assurer ~ne extr~ction complète du nickel sans réduire - -une quantité exagérée de fer.
On forme une émulsion avec:
345 litres d'eau 43,2 litres de fuel 1,8 litre d'agent mouillant 390 ~~ litres d'émulsion.
I,e rap~ort du volume du réducteur ~ celui de l'émulsion -- . : . .~, . .
lOS3471 est de 1 à 9, tandis que le rapport du volume de l'emulsion a celui du minerai est de 2,6. On brasse le minerai broye et mulsion. Le mélange obtenu est bouleté dans un plateau puis passé dans un four du type rotatif ou à sole tournante où se produisent le séchage en même temps que le début de la réduction.
Les boulettes chaudes tombent dans un four électrique où s'achè-ve la réduction et où a lieu la fusion.
Après séparation du métal liquide et de la scorie, on obtient 67,800 kg d'alliage ayant pour analyse:
Ni 36% Co 1,79%
C 0,040% Fe reste, Si 0,030%
et 782 kg de scorie contenant 0,105% de Ni. Ceci correspond à
un rendement d'extraction du nickel de 96,8%. Ce rendement excellent a pu être obtenu régulièrement dans des essais répétés.
Claims (4)
1. Dans un procédé de réduction sélective de minerais ou scories oxydés contenant de l'oxyde de nickel en faible quantité ainsi que plusieurs autres oxydes métalliques inclus de l'oxyde de fer en vue d'extraire une quantité substantielle du nickel contenu dans le minerai ou les scories à l'exclusion des autres métaux par mélange d'un réducteur carboné au minerai ou aux scories à traiter de façon à former une charge réaction-nelle que l'on soumet ensuite à une réduction à température élevée accompagnée d'une fusion pour extraire le nickel sous forme d'un alliage de ferro-nickel riche en nickel, le perfec-tionnement consistant à préparer la charge réactionnelle et récupérer l'alliage riche en nickel en procédant de la façon suivante:
a) détermination du volume de minerai ou scories à réduire b) détermination de la quantité de réducteur carbone nécessaire pour réduire seulement la totalité de l'oxyde nickel contenu dans le minerai ou les scories de façon à
limiter la réduction des autres oxydes métalliques également contenus dans le minerai ou les scories;
c) mélange de la quantité de réducteur déterminée dans un support de façon à constituer une masse réductrice de volume supérieur à environ 3 fois le volume occupe par la quantité de réducteur déterminée;
d) mélange intime de la masse réductrice obtenue avec le minerai ou les scories de façon à constituer la charge réactionnelle;
e) réduction et fusion de la charge réactionnelle obtenue en utilisant un four rotatif pour commencer la réduction et un four électrique pour achever celle-ci et obtenir le métal liquide et de la scorie; et f) séparation de l'alliage de ferro-nickel des produits de la fusion.
a) détermination du volume de minerai ou scories à réduire b) détermination de la quantité de réducteur carbone nécessaire pour réduire seulement la totalité de l'oxyde nickel contenu dans le minerai ou les scories de façon à
limiter la réduction des autres oxydes métalliques également contenus dans le minerai ou les scories;
c) mélange de la quantité de réducteur déterminée dans un support de façon à constituer une masse réductrice de volume supérieur à environ 3 fois le volume occupe par la quantité de réducteur déterminée;
d) mélange intime de la masse réductrice obtenue avec le minerai ou les scories de façon à constituer la charge réactionnelle;
e) réduction et fusion de la charge réactionnelle obtenue en utilisant un four rotatif pour commencer la réduction et un four électrique pour achever celle-ci et obtenir le métal liquide et de la scorie; et f) séparation de l'alliage de ferro-nickel des produits de la fusion.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la charge réactionnelle obtenue à l'étape d) est bouletée dans un plateau en même temps que commence la réduction.
3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le réducteur carboné est liquide et la masse réductrice est formée par émulsion avec de l'eau.
4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel le réducteur carboné est du fuel.
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (12)
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| CA (1) | CA1053471A (fr) |
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| FR (1) | FR2262119B1 (fr) |
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-
1977
- 1977-03-07 US US05/774,976 patent/US4073641A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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