CA1231237A - Enriched phosphate ore hot compaction procss without preliminary mixing - Google Patents

Enriched phosphate ore hot compaction procss without preliminary mixing

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CA1231237A
CA1231237A CA000454912A CA454912A CA1231237A CA 1231237 A CA1231237 A CA 1231237A CA 000454912 A CA000454912 A CA 000454912A CA 454912 A CA454912 A CA 454912A CA 1231237 A CA1231237 A CA 1231237A
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CA000454912A
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Michel Miscevic
Henri Guinamand
Alain Mari
Jean-Marie Roux
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Arkema France SA
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Atochem SA
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    • C01B25/01Treating phosphate ores or other raw phosphate materials to obtain phosphorus or phosphorus compounds

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Abstract

L'invention concerne un procédé de compactage à chaud sans mélange préalable d'un minerai de phosphate enrichi ayant la constitution moyenne suivante: P2O5 20 à 40 % en poids CaO 50 à 55 % en poids SiO2 1 à 5 % en poids Humidité 1 à 5 % en poids et un diamètre moyen d'environ 200 microns, consistant à calciner ledit phosphate à une température comprise entre 700 et 1000.degree.C puis à l'introduire dans une trémie alimentant les roues munies d'alvéoles d'une presse à compacter où il subit un compactage à une température comprise entre 700 et 1000.degree.C. Selon une modalité préférée, on applique de l'eau et/ou une solution ou dispersion aqueuse comprenant au moins un oxyde de métal alcalino-terreux sur la surface desdites alvéoles. Ce procédé de l'invention fournit un procédé économique et efficace pour préparer du minerai de phosphate pour l'alimentation des fours à phosphore ne nécessitant pas de mélange préalable du minerai à d'autres constituants. De plus, les boulets de phosphate fabriqués ont une résistance à l'écrasement et une résistance à l'attrition au moins aussi bonnes que celles du phosphate obtenu par nodulation à 1500.degree.C.The invention relates to a hot compacting process without prior mixing of an enriched phosphate ore having the following average constitution: P2O5 20 to 40% by weight CaO 50 to 55% by weight SiO2 1 to 5% by weight Humidity 1 to 5% by weight and an average diameter of about 200 microns, consisting of calcining said phosphate at a temperature between 700 and 1000.degree.C then introducing it into a hopper feeding the wheels fitted with cells of a press to compact where it undergoes compaction at a temperature between 700 and 1000.degree.C. According to a preferred method, water and / or an aqueous solution or dispersion comprising at least one alkaline earth metal oxide is applied to the surface of said cells. This process of the invention provides an economical and efficient process for preparing phosphate ore for the supply of phosphorus furnaces which does not require prior mixing of the ore with other constituents. In addition, the manufactured phosphate balls have a crushing resistance and an attrition resistance at least as good as those of the phosphate obtained by nodulation at 1500.degree.C.

Description

3'~
'I

L~ présente invention concerne la pr~paratian du minerai de phosphate enrichi en vue dlali.merlter un four ~l~ctrique e phosphore. Plus pr~cis~tnent, l'invention se rapporte ~ la pr~paration, p~r compactage à chaud, de bou-lets de minerai de phosphate enrichi sans mélang~ préala-ble dudit minerai avec d'autres matières~
Le four electrique ~ phosphore nécessite pour son bon fonctionnement, une alimentation en phosphate constante et précise dans sa granulométrie. Celle-ci s'é-~o tend de 3 à 60 mm et exclut la présence de poussières( c~ 3 mm).
Le phosphate, broyé et flotté ~ l'issue de son extraction nécessite donc une tran5~0rma~ion physique avant son introduction au four électrique~ La nodulation est la teehnique de transformation la plus répandue ; le phosphate, alimenté dans des fours ~Durnants est chauffé à 1 450C et s~auto-agglomère~ sous ~ ffet de la rotation des foursl Accessoirement, ce traitement sèche et décarbonate le phos-phate. Celui-ci s'extrai~ des fours tournants sous forme de nodules, de grosseurs très Yariables. ~ette granlllométrie disparate impose donc un concassage e-t un criblage en amont du four électrique, ~ultipliant main d'oeuvre~ manutentions et perte de produit.
L~art a~térieur fait é~at de difficultés impor-tantes pQur compacter du minerai de phosphate seul. Notam-ment, d'apres le brevet f ~ çais n 2.011.877 de ~ CORPORATION, le compactage ~ chaud du minerai de phosphate n'a pu être réa-li~P qulap~ès son mélange avee d~autres matières, en l~occu-rence avec une quantité importante de concentrat de flotta-tion, amenant la teneur ~n siliee du mélange à plus de 30en p~ids. Ce mélange devant etre porté à une temperature comprise entre 760 et 1 040~C, il en résulte une dépense supplémentaire d'énergie due à la calcination de la silice rajoutée. Un tel procéde ne permet en outre pas de traiter des mélanges riches en P205 (c'est~ dire c~nter~nt au mnins en~rLr~
30 % en poids ~e P205).
L'objet de la présente invention est de four~ir un procéde' ~cono~iqu2 de préparation de ~inerai de ph~sphate ~Irichi pour 'l'alimentation des fours à phosphore ne présentant pas 'les ~convé-nients ~es procédés de l'art antérieur.
Les phosphates utilisés dans le procëde' de llinvention sont enrichis par flottation après avoir été broyés et ont la constitu-tion ~yenne suivante :

P205 20 à 40 % en poids (le plus souvent de 29 à
35 %) CaO 50 à 55 % "

SiO2 1 à 5 % "

Humidité 1 à 5 ~ " , Granulometrie dia~etre m~yen environ 200 microns ~la proportion des grains inférieurs a 75 microns étant comprise entre en~iron 3 et 5 %~.
Selon le procédé de la présente invention, le phosphate ayant les caractéristiques ci-dessus est calciné, par exemple dans un four tournant cu dans un four à lit fluidisé, à une t~mper~ture comprise entre enNiron 700 et 1000C, de préfére,nce entre 850 et 950C. Il est ensl~ite introduit d~ns une tré~ie alimentant les roues n~nies d'alveoles d'une presse à compacter où il subit un co~pactage à une t~mperature ccmprise entre environ 700 et ~000C, de preférence entre 800 et 950C. Un peson scutenant la tremie assure a la presse une charge const~nte en asserviss~nt la vitesse des roues.

Gn peut produire ainsi des boulets ay~nt une terleur en P205 comprise entre 33 et 36 ~ en poids et un taux de carbonates rési duels cGmpris entre 1 et 3 % en poids.

Le procédé de l'invention offre en outre la possibilité de recycler un certain no~bre de sous-produits issus de la fabrication du phosphore, par exempLe des fines de coke et des poussières provenant d'un dépoussiéreur électrostatique 1~ demanderesse a parfois canstaté une tendance au colmatage des alvéoles des roues de la presse à compacter, ce qui nécessite lo l'arret de l'installation pour nettoyer et repolir les alvéoles.

Afin de prévenir cet éventuel inconvénien~ 3 il S ~ est avére avantageux d'appliquer sur la surface des alvéoles vides de l'eau et/ou une solution ou dispersion aqueuse conprenant au moins un oxyde de m~tal alcalIno-terreux tel que la chaux. Cette application est de preférence effectuée par pulvérisation. La quantité d'eau et/ou de solution ou dispersion peut varier dans de larges limites.
A titre pur~ment indicatif, pour un débit de phosphate de 16 tonnes/~
heure, on applique de 100 à 1000 l/h de liquide, de préférence de 200 ~ 500 l/h.

L'invention sera à présent decrite plus en details dans les exemples n~n limitatifs ci-dessous.

~E 1 Le phosphate ~tilisé est un phosphate du Maroc ayant la composi-tion p~ndérale suivante :

3~

' ' P~n5 301~ %
~0 5u,y %
SiO~ . 3~5 %
Humidité 1,11 %
Granulométrie : diam~tre moyen : 200 microns ~efus inférieur ~ 75 microns =
4 %
.

La calcination du phosphate est effectuée dans 1~ un four tournant dont la temp~rature de sortie est 90D + 20L.
~ Le phosphate est compactz à une temperature de 830C 2D~ dans une presse ayant les caractéristiques suivantes :

'15 - diam~tre des roues aoo mrn - largeur des roues 400 m~
. - 1 100 alvéoles par roue - vitesse de rotation des roues 10 tours/mn la pression de rompactage est egale ~ environ 2 tonnes/cm linéaire.
On pulvérise su~ la surface dcs alvéoles une so-lutinn a~ueuse saturée en chaux ainsi que de l'eau claire, Les différents dPbits sont les suivants :
- débit horaire du phosphate 16 tonnes/h z5 - débit horaire d~eau claire 100 l/h - débit horaire d'eau chaulée 200 l~h Dn a ainsi fabriqué 10 000 tonnes de boulets de phosphate ayant les caraetéristiques suivantes :

5 ~ ?d ~

- dimensions 40 x 30 x 15 mm - poids 25 3 30 g - compositioll chimique P205 34 ~
carbonates ré~iduels. 1,5 %
- résistance à 19 écrasement 3 3 7 bars - résistance à ~'attrition as ~ 3 92 %

La résistance ~ l'attrition est mesurée de la fa5~n suivante .

On introduit S boulets avec 5 morceaux de quartz d'un diam~tre moy~n de 2U mm dans un cylindre m~tallique de diamètre 120 mm, Dn ~et le cylindre en rotation ~ 300 tours~mn pendant 5 ~n. On p~se le refus au tamis de 355 microns et on déter~ine le pourcentage de ce refus par rapport au poids initial des boulets dont la valeur donne la résistance à
l'attrition des boulets.
A titre de comparaison, du phosphate traité par nodulation à l S00C a une résistance à l~écrasement de 2 à
7 bars et une résistance a l'attrition de ~7 ~.

- on opère dans les mêmes conditions qu'à l'exemple 1, sauf que l'on effectue le compactage à 920+10C et qu'on pulvé-rise uniquement de l'eau claire à raison de 300 l/h.
On obtient le meme résultat.
3 '~
'I

The present invention relates to pr ~ paratian phosphate ore enriched for dlali.merlter an oven ~ l ~ ctrique e phosphorus. More pr ~ cis ~ tnent, the invention is report ~ pr ~ preparation, p ~ r hot compaction, bou-enriched phosphate ore without mixing ~ prerequisite-wheat of said ore with other materials ~
The electric furnace ~ phosphorus requires for its good functioning, a phosphate supply constant and precise in its particle size. This is ~ o tends from 3 to 60 mm and excludes the presence of dust (c ~ 3 mm).
Phosphate, crushed and floated ~ the outcome of its extraction therefore requires a physical tran5 ~ 0rma ~ ion before its introduction to the electric oven ~ Nodulation is the the most widespread form of transformation; phosphate, fed in ovens ~ Durnants is heated to 1450C and s ~ self-agglomerating ~ under ~ effect of the rotation of the foursl Incidentally, this treatment dries and decarbonate the phos-phate. This is extracted from rotary ovens in the form of nodules, of very variable sizes. ~ this granlllometry disparate therefore requires upstream crushing and screening electric oven, ~ ultra-manpower ~ handling and loss of product.
Interior art is a source of significant difficulties.
aunts to compact phosphate ore alone. Notam-ment, according to the patent f ~ çais n 2,011,877 of ~ CORPORATION, the ~ hot compaction of phosphate ore could not be carried out li ~ P qulap ~ ès its mixture with other materials, in this case with a large amount of float concentrate tion, bringing the content ~ n siliee of the mixture to more than 30 in p ~ ids. This mixture must be brought to a temperature between 760 and 1040 ~ C, this results in an expense additional energy due to calcination of silica added. Furthermore, such a procedure does not make it possible to deal with mixtures rich in P205 (ie ~ c ~ nter ~ nt at minins in ~ rLr ~
30% by weight ~ e P205).
The object of the present invention is to provide a process.
~ cono ~ iqu2 of preparation of ~ inerai of ph ~ sphate ~ Irichi for 'the supply of phosphorus ovens which do not have' the ~
nients ~ es prior art methods.
The phosphates used in the process of the invention are enriched by flotation after being ground and have the following ~ yenne:

P205 20 to 40% by weight (most often from 29 to 35%) CaO 50 to 55% "

SiO2 1 to 5% "

Humidity 1 to 5 ~ ", Granulometry dia ~ be m ~ yen about 200 microns ~ the proportion of grains smaller than 75 microns being included comes in ~ iron 3 and 5% ~.
According to the process of the present invention, the phosphate having the above characteristics is calcined, for example in an oven turning cu in a fluidized bed oven, at a t ~ mper ~ ture included between 700 and 1000C, preferably between 850 and 950C. he is ensl ~ ite introduced d ~ ns a tré ~ ie feeding the wheels n ~ nies cells of a compacting press where it undergoes a co ~ pactage at a t ~ mcmature between about 700 and ~ 000C, preferably between 800 and 950C. A scale weighing the hopper ensures the press a load const ~ nte servo ~ nt the speed of the wheels.

Gn can thus produce balls having a terror in P205 between 33 and 36 ~ by weight and a level of carbonates resi dual cGmpris between 1 and 3% by weight.

The process of the invention also offers the possibility of recycle a certain number of by-products from manufacturing phosphorus, e.g. coke fines and dust from an electrostatic dust collector 1 ~ plaintiff sometimes canstaté a tendency to clogging cells of the wheels of the compacting press, which requires lo stop the installation to clean and repolish the cells.

In order to prevent this possible drawback ~ 3 it S ~ is proven advantageous to apply on the surface of empty cells of water and / or an aqueous solution or dispersion comprising at least one alkaloidal metal oxide such as lime. This application is preferably carried out by spraying. The amount of water and / or solution or dispersion can vary within wide limits.
For information only, for a phosphate flow of 16 tonnes / ~
hour, 100 to 1000 l / h of liquid are applied, preferably 200 ~ 500 l / h.

The invention will now be described in more detail in the n n n limiting examples below.

~ E 1 The phosphate ~ used is a phosphate from Morocco having the composition following general tion:

3 ~

'' P ~ n5 301 ~%
~ 0 5u, y%
SiO ~. 3 ~ 5%
Humidity 1.11%
Grain size: average diameter: 200 microns ~ lower efus ~ 75 microns =
4%
.

Calcination of phosphate is carried out in 1 ~ a rotary kiln whose outlet temperature is 90D + 20L.
~ The phosphate is compacted at a temperature of 830C 2D ~ in a press having the characteristics following:

'15 - wheel diameter aoo mrn - wheel width 400 m ~
. - 1,100 cells per wheel - wheel rotation speed 10 rpm the breaking pressure is equal to ~ 2 tonnes / cm linear.
We spray on the surface of the cells so that lutinn a ~ ueuse saturated with lime as well as the clear water, The different dPbits are:
- hourly phosphate flow 16 tonnes / h z5 - hourly fresh water flow rate 100 l / h - hourly flow of limed water 200 l ~ h Dn thus manufactured 10,000 tonnes of cannonballs phosphate with the following characteristics:

5 ~? D ~

- dimensions 40 x 30 x 15 mm - weight 25 3 30 g - chemical compositioll P205 34 ~
re ~ idual carbonates. 1.5%
- resistance to 19 crushing 3 3 7 bars - resistance to ~ 'attrition as ~ 3 92%

Resistance ~ attrition is measured from the fa5 ~ n next.

We introduce S balls with 5 pieces of quartz with a mean diameter of 2U mm in a metal cylinder of diameter 120 mm, Dn ~ and the cylinder in rotation ~ 300 revolutions ~ min for 5 ~ n. We reject the rejection with a 355 micron sieve and we determine the percentage of this refusal in relation to the weight initial of the balls whose value gives resistance to the attrition of the balls.
For comparison, phosphate treated with nodulation at S00C has a crush resistance of 2 to 7 bars and an attrition resistance of ~ 7 ~.

- the operation is carried out under the same conditions as in Example 1, except that the compaction is carried out at 920 + 10C and that it is sprayed only make clear water at the rate of 300 l / h.
We get the same result.

Claims (4)

Les réalisations de l'invention, au sujet des-quelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit: The embodiments of the invention, concerning the-what an exclusive property right or lien is claimed, are defined as follows: 1. Procédé de compactage à chaud sans mélange préalable d'un minerai de phosphate enrichi ayant la cons-titution moyenne suivante:
P2O5 20 à 40 % en poids CaO 50 à 55 % en poids SiO2 1 à 5 % en poids Humidité 1 à 5 % en poids et un diamètre moyen d'environ 200 microns caractérisé en ce qu'il consiste à calciner ledit phosphate à une tempéra-ture comprise entre 700 et 1000°C puis à l'introduire dans une trémie alimentant les roues munies d'alvéoles d'une presse à compacter où il subit un compactage à une tempéra-ture comprise entre 700 et 1000°C.
1. Hot compaction process without mixing preliminary of an enriched phosphate ore having the cons-following average titration:
P2O5 20 to 40% by weight CaO 50 to 55% by weight SiO2 1 to 5% by weight Humidity 1 to 5% by weight and an average diameter of around 200 microns characterized by what it consists of calcining said phosphate at a temperature ture between 700 and 1000 ° C then introduce it in a hopper feeding the wheels fitted with cells of a compacting press where it undergoes compaction at a temperature ture between 700 and 1000 ° C.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
par le fait que l'on applique de l'eau et/ou une solution ou dispersion aqueuse comprenant au moins un oxyde de métal alcalino-terreux sur la surface desdites alvéoles.
2. Method according to claim 1, characterized by the fact that we apply water and / or a solution or aqueous dispersion comprising at least one metal oxide alkaline earth on the surface of said cells.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé
par le fait que ladite application est effectuée par pulvé-risation.
3. Method according to claim 2, characterized by the fact that said application is carried out by spraying rization.
4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, dans lequel ledit oxyde de métal alcalino-terreux est de la chaux. 4. Method according to claim 2 or 3, in which said alkaline earth metal oxide is of lime.
CA000454912A 1983-05-24 1984-05-23 Enriched phosphate ore hot compaction procss without preliminary mixing Expired CA1231237A (en)

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