Procédé pour obtenir, à partir d'un minerai contenant de l'oxyde de fer et un métal de base, un ferro-alliage très riche en ce métal. Les minerais de chrome et de manganèse, par exemple, renferment en général des pro portions importantes de fer. Le problème de l'élimination du fer de ces minerais se pose dans un grand nombre de cas, en particulier lorsqu'on se propose d'extraire des minerais le manganèse ou le chrome à l'état pur ou presque pur.
Les procédés thermochimiques utilisés pour réaliser le déferrage de tels minerais à base de chrome ou de manganèse consistent essentiellement à charger au four électrique le minerai à traiter mélangé avec un réduc teur convenable, en quantité judicieusement dosée et à réaliser dans ce four la réduction de l'oxyde de fer contenu dans le minerai et, par suite, l'élimination du fer sous forme mé tallique.
Les réducteurs utilisés de préférence pour cette opération sont le carbone et le silicium. Du fait de l'équilibre existant entre le fer et le chrome ou le manganèse contenus dans la phase métallique, d'une part, et les oxydes correspondants du minerai fondu, d'autre part, il est nécessaire, si l'on veut atteindre des teneurs très basses en oxyde de fer dans le minerai, de réduire une partie de l'oxyde de chrome ou de l'oxyde de manganèse du minerai; cela a pour effet d'appauvrir en oxyde de chrome ou en oxyde de manganèse le minerai déjà déferré, ce qui rend la suite des opérations, par exemple, l'extraction du chrome ou du manganèse à l'état pur, plus difficile et plus onéreuse.
Dans le cas de l'emploi du carbone comme réducteur, le dosage rigoureux en est diffi cile. On est conduit à ajouter un excès de réduèteur dans le lit de fusion, ce qui en traîne une réduction supplémentaire d'oxyde de chrome ou de manganèse et un appau vrissement encore plus marqué du laitier en cet oxyde.
L'emploi du silicium présente un incon vénient différent; celui de donner lieu, au cours de la. réduction, à la formation d'une quantité importante de silice qu'il est. néces saire de saturer par de la chaux si l'on veut éviter que le métal obtenu à partir du minerai déferré contienne des quantités importantes de silicium. Cette silice formée et la chaux néces saire pour la saturer viennent encore diluer l'oxyde de chrome ou de manganèse contenu dans le laitier formé à la suite de l'opération de déferrage.
Le titulaire a constaté, en outre, que les produits de la réduction qui sont, soit un ferro-manganèse, soit un ferrochrome, ne se séparent pas d'une façon absolument com plète de la phase laitier et restent englobés dans cette phase à l'état de gouttelettes, de sorte que le minerai, bien que ne contenant plus qu'une quantité faible d'oxyde de fer, contient cependant encore, à l'état d'alliage, des quantités non négligeables de fer sous forme métallique;
ce fer est évidemment gê nant lors des opérations ultérieures auxquelles on soumet le minerai lorsqu'on a en vue l'ex traction, à partir de ce minerai, de ferro- chrome ou de ferro-manganèse très riche ou même de chrome ou de manganèse métalliques industriels.
La présente invention a pour objet un procédé pour obtenir, à partir d'un minerai contenant de l'oxyde de fer et un métal de base, un ferro-alliage très riche en ce métal, et qui permet de remédier aux inconvénients rappelés ci-dessus et d'obtenir, d'une manière économique, tut déferrage très complet du mi nerai à réduire sans qu'il en résulte aucune perte en métal de base.
Suivant ce .procédé, on soumet le minerai à l'état fondu à l'action réductrice d'un alliage de fer et du métal de base du minerai, riche en ce métal; on sé pare la phase métallique obtenue du lai tier qui la surmonte, ce laitier étant soumis à l'action réductrice d'une masse métallique constituée exclusivement ou presque exclusive ment par du métal de base du minerai, le minerai ainsi déferré étant alors soumis à un traitement < de réduction, en vue de l'obtention du ferro-alliage recherché très riche en métal de base.
Cette réduction peut avoir lieu par aluminothermie, ou par le carbone ou encore par des silico-alliages, en deux stades.
Le déferrage est donc, conformément à l'invention, effectué non pas au moyen du carbone ou du silicium comme cela est cou rant, mais en utilisant, pour réduire l'oxyde de fer, le métal même qui forme la base du minerai à traiter. C'est ainsi que, s'il s'agit de minerai de manganèse, c'est au manganèse que l'on fera appel comme agent réducteur.
Au cours de la première partie de l'opé ration, on obtient, quand on part d'un mine rai de manganèse, d'une part, un ferro-man- ganèse plus pauvre en manganèse que celui qui a été utilisé pour la réduction de l'oxyde de fer, mais qui peut trouver des applications industrielles intéressantes, -par exemple à l'état même de ferro-manganèse et, d'autre part, un laitier partiellement déferré, mais qui contient plus de AInO que n'en contenait le minerai de départ,
puisque la réduction par l'alliage riche en manganèse donne lieu à une introduction de MnO dans le laitier. On traite ensuite directement ce laitier par du manganèse pur ou par un ferro-manganèse très riche en manganèse;
le laitier qui reste est très pauvre en oxyde de fer, d'une part, parce qu'il se trouve en présence d'un alliage très riche en manganèse et à faible teneur en fer et que la réduction de l'oxyde de fer est très poussée et, d'autre part, parce que les petites particules métalliques qui restent en suspension dans le laitier et dont la sépara tion est difficile à réaliser ont sensiblement la même composition que cet alliage, c'est- à-dire sont, elles aussi, riches en manganèse et pauvres en fer.
En pratique, le déferrage s'opère avanta geusement de la façon suivante Dans le minerai de manganèse préalable ment fondu, par exemple au four électrique, on ajoute la quantité nécessaire, déterminée par expérience, d'alliage de manganèse appauvri provenant de la deuxième partie d'une opération précédente. Après réaction, on décante et on soutire le ferro-manganèse obtenu (ce ferro-manganèse peut être vendu comme ferro-manganèse affiné). Au laitier déjà très pauvre en fer résultant de l'opéra tion, on ajoute du manganèse riche et on ré pète l'opération ci-dessus.
On obtient ainsi, d'une part, du minerai déferré et, d'autre part, un alliage légèrement appauvri en man ganèse, que l'on utilise avantageusement comme réducteur dans la première partie d'une nouvelle opération de déferrage telle que celle qui vient d'être définie.
Le minerai ainsi obtenu contient non seu lement la totalité du manganèse que conte nait le minerai employé, mais, en outre, l'oxyde de manganèse provenant de l'oxyda tion du métal utilisé comme réducteur.
La réduction du ruinerai déferré peut être réalisée, par exemple, de façon connue, par aluminothermie ou à l'aide de carbone. OIi peut également réduire le minerai dé ferré en deux stades, en appliquant un pro cédé analogue à celui décrit dans le brevet suisse No 226491 délivré au titulaire et inti tulé:
Procédé de fabrication de ferro-allia ges, à basse teneur en carbone, et en particu lier de ferro-chrome . A cet effet, au cours du premier stade, on fait agir tout d'abord sur le minerai déferré, avec ou sans inter- mélange violent des éléments réagissant.
et en présence d'une base telle que la ehaiLY, un alliage de silicium et du métal à obtenir, pauvre en silicium, ce qui donne lieu, d'une part, à un ferrochrome ou un ferro-manga- nèse très riches, équivalents même à du chrome ou du manganèse métalliques indus triels, dont une partie peut être utilisée pour le déferrage final du minerai dans une opé ration suivante de déferrage, et, d'autre part, à un laitier contenant de la silice, de la chaux et de l'oxyde du métal à obtenir, ce laitier étant soumis, au cours du second stade, à l'ac tion d'un alliage de silicium et du métal à obtenir, riche en silicium, préparé, par exem ple, au four électrique,
par action de quartz et de carbone sur une partie du minerai dé ferré à réduire, ce second stade, effectué de préférence avec intermélange violent des phases en présence, donnant lieu, d'une part, à un laitier contenant uniquement de la silice et de la chaux, laitier qui est éliminé, et, d'autre part, à un alliage de silicium et du métal à obtenir, pauvre en silicium, alliage qui peut être utilisé dans le premier stade d'une nouvelle opération de réduction telle que celle qui vient d'être décrite.
Voici un exemple de réalisation du pro cédé objet de l'invention. <I>Exemple:</I> 250 kg de minerai de manganèse sud- africain contenant: Mn304 66,40 Fe2O3 14 ont été fondus au four électrique avec 210 kg de chaux et 20 kg de spath. Quand tout a été fondu, on a ajouté, à la surface du bain, 7.25 kg de ferro-manganèse broyé titrant 91,50,1v, de manganèse. Lors de la coulée, on a séparé 65 kg de ferro-manganèse titrant 51 % de 1@In et 485 kg de laitier qui ont été versés dans un deuxième four électrique.
Ce laitier contenait 112n0 50,94 FeO total 1,96 Ces<B>1,96</B> ?/,f de FeO représentent tout le fer contenu dans le laitier soit à l'état d'oxyde, soit à l'état métallique (gouttelettes d'alliages non décantées).
Le laitier a été réchauffé, puis on y a ajouté <B>120</B> kg de ferro-manganèse titrant 96,80 % de manganèse. On a obtenu: 11.4 kg d'alliage à 90,50 % de manganèse et du laitier déferré contenant: FeO total 0,37 Mn0 54,30 Le FeO total représente tout le fer con tenu soit à l'état oxyde, soit à l'état métalli que (gouttelettes de ferro-manganèse non dé cantées).
Sur 460 kg de laitier déferré conservé à l'état fondu dans un four électrique et pro venant de la première partie de l'opération, on a fait réagir, en présence de chaux, 170 kg de silico-manganèse partiellement désilicié ré sultant de la deuxième phase de réduction de l'opération précédente. Ce silico-manganèse avait l'analyse suivante Si 22,10 Mn 76,70 Fe 0,47 La réaction terminée, on a obtenu 240 kg de manganèse métal titrant: Mn 98, 7 5 % Fe 0,42 Si<B>0,38%</B> C 0,054 Il a été obtenu avec ce métal 425 kg de laitier titrant MnO 21,40 FeO 0,27 Le métal a été décanté et soutiré.
Sur le laitier conservé à l'état fondu, on a versé 140 kg de silico-manganèse également fondu, en provenance directe du four où il avait été élaboré.
Le silico-manganèse que l'on emploie ici avait été obtenu suivant les méthodes usuelles, mais dans lesquelles on avait utilisé comme matières premières du minerai de manganèse préalablement déferré suivant le procédé, mais pour cet em ploi, il n'avait pas été fait d'addition de chaux au minerai avant déferrage; du quartz à très basse teneur en fer; et comme carbone réducteur, un charbon à très basse teneur en cendres, tel que du charbon de bois ou du coke de pétrole.
Cet alliage titrait: Si 39,60 lIn 58,70 Fe 0,52 C 0,060 On a soumis le tout à un violent brassage. On a obtenu une scorie titrant: MnO 4,75 %, qui est considérée comme pratiquement épuisée et que l'on envoie au remblai; et un alliage de silico-manganèse partiellement désilieié, ayant la composition suivante: Si 22,10 Mn<B>76,80%.</B> Fe 0,47 C 0,049 C'est cet alliage qui sera utilisé pour la première phase de l'opération de réduction suivante.