Perfectionnement au procédé américain, dit Wetlierill, pour la réduction de minerais métallifères. Le procédé américain, dit Wetherill, connu depuis 50 ans pour la réduction de mi nerais métallifères, consiste à soumettre une charge de ces minerais, mélangée avec un agent réducteur finement divisé, par exem ple du charbon, et étalée sur un lit de com bustible, par exemple des grains d'anthracite en ignition, à un soufflage ou tirage forcé d'air, et à l'amener à l'état de combustion bien développée, c'est-à-dire à une température suffisamment élevée pour réduire la.
matière métallifère, sans ,amener la charge à un état tel qu'elle devienne imperméable au soufflage ou au tirage, la charge tout entière étant por tée par un support perforé (une sole ou grille de fourneau) établi pour la tenir sans per mettre à une partie considérable de tomber à . travers.
Le charbon, ou autre matière carbonacée de la charge, joue le double rôle de fournir un agent réducteur pour effectuer la réduc tion des matières métallifères de la charge et de fournir, par combustion, le degré de chaleur nécessaire pour amener ces matières à la température réductrice.
La tendance à la formation de soufflures, ou de cratères, en diverses régions de la charge est un inconvénient dudit procédé Wetherill. Le travail, ou râblage, de la charge pour briser ces soufflures, constitue un tra- vafl considérable et, de plus, la formation de soufflures donne lieu à une perte de combus tible et rend inefficace la récupération des produits de valeur.
Le tirage forcé tend à pro jeter dans l'espace libre qui se trouve au-des sus de la charge plus ou moins de poussière et ce soufflage de poussière est encore ag gravé par les râblages. Cette poussière con tamine la fumée proprement dite, détériore sa couleur et la rend moins vendable. On a déjà proposé de perfectionner ledit procédé MTe- tlierill en fournissant soit le combustible d'al- lumabe, soit la charge de travail, soit les deux, à la sole du four sous la forme de bri quettes.
L'objet de la présente invention est une amélioration dudit procédé connu et consiste ü placer au moins la plus grande proportion dit combustible total des charges sous la forme de briquettes dans 1a couche de combustible d'allumage plutôt que dans la charge de tra vail, comme cela a été la coutume jusqu'ici; de cette façon, on effectue un dégagement très complet des produits métalliques volatilisa- bles de valeur.
Le lit relativement épais de briquettes de combustible, lorsqu'il est en pleine combustion, donne à la charge de tra vail superposée une température suffisam ment élevée et très uniforme, grâce à laquelle 90 iô, ou davantage, des métaux volatilisa bles peuvent être récupérés de la matière mé tallifère de la charge, en comparaison des ré cupérations d'environ 70 %'o que l'on a ob tenues jusqu'à présent.
La charge résiduelle provenant du traite ment au four précédemment décrit (avec charge non mise en briquettes) consiste en une masse plus ou moins frittée, ou agglu tinée, contenant la cendre du combustible consumé. le combustible non consumé et les matières métallifères travaillées. Ces diverses matières sont plus ou moins mélangées en semble et leur état mélangé est sérieusement préjudiciable au traitement subséquent du résidu et à. la séparation ainsi qu'à, la récu pération (les matières de valeur qu'il contient habituellement.
Lorsque l'on modifie cette façon de faire, habituellement suivie jusqu'à présent, en fournissant le mélange (le charge de travail usuel à. la sole (lu four sous la forme de briquettes, la charge travaillée est encore un mélange (le cendre, de combustible non consumé et de matière métallifère tra vaillée.
En plaçant la plus grande proportion (In combustible total dans le combustible d'al lumage sous la forme de briquettes, on peut, si on fournit la: charge de travail, avec sa teneur réduite d'une façon correspondante en agent combustible et réducteur, sous la forme (le briquettes, réduire très sensiblement la quantité de matière combustible associée avec la matière métallifère (le la charge de travail et on permet par cela même aux briquettes de la charge de travail de conserver, pour la ma jeure partie leur disposition et leur forme ori ginelles, ce qui fait que 1e minerai, travaillé, ou les briquettes métallifères, peuvent être facilement séparés du résidu fritté ou agglu- tiné de briquettes du combustible d'allumage.
En même temps, la quantité de cendre asso ciée avec les briquettes de minerai travaillées est si faible que ces briquettes travaillées peuvent être traitées séparément pour la ré cupération d'autres produits métalliques de valeur, sans difficulté sérieuse. Dans la, mise pratique industrielle habi tuelle du procédé Wetherill, la matière car bonée totale contenue dans la charge tout en tière, y compris le combustible d'allumage et le mélange de charge de travail, est plusieurs fois supérieure à la quantité théorique néces saire pour réduire les composés des métaux volatilisables contenus dans la charge.
La pratique habituellement suivie. en général, jusqu'à présent a consisté à placer la plus grande proportion de la matière carbonée to tale de la, charge tout entière dans le mélange constituant la charge de travail. Par exem ple, lorsqu'on opère avec les minerais de zinc, connus comme "Franhlin Furnace". on a cou tume de placer environ 15 % à 25 % de la ma- tière carbonée totale de la. charge tout entière dans le combustible d'allumage. tandis que les 85 @o à 75 % restants de la matière car bonée totale sont mélangés avec du minerai pour former la, charge (le travail.
D'une fa çon générale, la couche de combustible d'allu mage a une épaisseur d'environ 25 mm, tandis que le mélange constituant la charge de tra vail est étalé sur le combustible d'allumage allumé en une couche d'environ<B>1,27</B> mm à. 178 mm d'épaisseur. On a trouvé qu'il est plus avantageux qu'une proportion très considérable de la. ma tière combustible, par exemple de la matière carbonée, soit placée clans le combustible d'al lumage lorsque ce dernier est fourni à la sole (lu fourneau sous la forme de briquettes.
C'est ainsi. par exemple que, en opérant avec des minerais de zinc connus comme "Franl-flin Furnace", on obtient d'excellents résultats en plaçant 75 â à 85 ô de la matière carbonée totale de la charge tout entière dans le com bustible d'allumage et en fournissant ce com bustible d'allumage à la sole du four sous la forme de briquettes. Les 25 % à 15 % res tants de la matière carbonée totale sont en suite mélangés avec le minerai pour former la charge de travail. La charge de travail est également, de préférence, mise en briquettes et étalée sur les briquettes de combustible d'allumage en ignition.
On peut mettre l'invention en pratikque par exemple comme suit: On charge le combusti ble d'allumage mis en briquettes sur la sole du fourneau d'une manière appropriée quel conque, on l'allume et on l'amène en pleine combustion en faisant passer dans le lit de briquettes un gaz comburant tel que l'air. On étale ensuite la charge de travail mise aussi en briquettes sur le lit en ignition de bri quettes de combustible et on retire du four l'effluent résultant que l'on traite d'une fa çon appropriée pour enlever et recueillir les composés métalliques y contenus.
Ainsi, par exemple, lorsqu'on opère avec les minerais de zinc, connus comme "Franklin Furnace", on assure des résultats très satisfaisants en char geant le combustible d'allumage mis en bri quettes en une couche d'environ 127 mm à 152 mm d'épaisseur et on étale sur la couche allumée de ces briquettes de combustible d'al lumage une couche de briquettes de charge de travail d'environ 102 mm à 127 mm d'épaisseur.
Lorsque les composés des métaux vola tilisables (le la charge de travail ont été tra vaillés au degré voulu, on peut retirer ou dé charger du four la charge résiduelle d'une manière convenable quelconque. Cette charge résiduelle consiste en une couche relativement mince de matière frittée, ou agglutinée, sur laquelle reposent les briquettes de minerai travaillées. Au cours du procédé, les briquet tes de combustible d'allumage subissent une combustion sensiblement complète et sont dé chargées soùs la forme d'une cendre agglu tinée.
D'un autre côté, la forme physique de la charge de travail mise en briquettes n'est pas sensiblement modifiée et, pour la plus grande partie, les briquettes de minerai tra vaillées conservent leur forme originelle avec seulement une fusion naissante. Les briquettes combustibles sont de pré férence de grosseur et de forme telles qu'elles réduisent sensiblement la résistance offerte au gaz comburant et offrent néanmoins un lit sensiblement uniforme pour supporter la charge de travail superposée, de manière à donner libre accès à -travers celle-ci au gaz comburant et à en assurer la distribution pra tiquement égale.
A cet effet, les briquettes de combustible d'allumage, aussi bien que les briquettes constituant la charge de travail; sont de préférence de grosseur sensiblement uniforme et de forme telle qu'elles roulent ou culbutent facilement les unes sur les autres. Les briquettes ont avantageusement la forme de plomb de fil à plomb, pointues ou arron dies, ou d'#ufs; d'autres formes similaires conviennent bien pour la mise en pratique de l'invention.
La charge de travail consistant en un mé lange de la. matière métallifère et d'un agent réducteur approprié peut aussi être fournie à la couche allumée de briquettes de combus tible d'allumage sans avoir préalablement été mise en briquettes.
Dans le cas où l'on emploie des briquettes de charge de travail consistant en un mélange de matière métallifère et d'agent carboné ré ducteur, les briquettes travaillées contiennent, en plus de la matière métallifère travaillée, ta cendre de l'agent carboné réducteur con sumé, aussi bien que la partie non consumée de l'agent réducteur. La cendre est composée principalement de silice et d'alumine et elle constitue, d'une façon générale, un inconvé- nient pour tout traitement subséquent des briquettes métallifères travaillées.
C'est ainsi par exemple que, dans les cas où les briquet tes métallifères travaillées sont fondues dans un fourneau à vent pour la production de fonte spi@egel, hne certaine quantité de fon dant est nécessaire pour amener à l'état de laitier la cendre présente dans les briquettes métallifères travaillées et, lorsque cette quan tité de cendre est relativement grs,nde, il est nécessaire d'employer une quantité pas trop grande de fondant, ce quia pour résultat la production d'une quantité trop brande de scorie, ou laitier.
La masse principale, par exemple environ 85 % de la cendre de la ma tière carbonée totale se trouve dans la fritte, ou masse agglutinée, résultant de la combus tion des briquettes de combustible d'allumage et les briquettes métallifères ne sont par con séquent contaminées que par une quantité de cendre relativement faible. 1J11 raison de cette contamination relativement légère des bri quettes métallifères travaillées par la cen dre, aussi bien qu'en raison de leurs propriétés physiques, ces briquettes conviennent particu lièrement bien pour un traitement subséquent dans des fourneaux à vent.
Outre qu'elles con servent leur forme originelle, ces briquettes sont, de plus, d'une nature poreuse due au fait que les métaux volatilisables en ont été enlevés et cette porosité des briquettes tra vaillées constitue également un avantage dans leur traitement subséquent.
Comme exemple typique de la façon de mettre le perfectionnement selon l'invention en pratique, on va décrire brièvement une charge particulière et la façon de la travail ler. La charge est constituée par des niinemis de zinc connus comme "Franklin Furnace", et de poussier de charbon.
A peu près 85 /'o du charbon total de la charge est mis en bri quettes avec de la liqueur résiduelle de sul fite concentré comme agglutinant. Les 15 restants du charbon total sont mélangés avec le minerai dans la proportion d'environ 90 parties de minerais pour 10 parties (le pous sier de charbon, auxquels on ajoute environ ô de liqueur (le sulfite résiduelle concen trée en guise d'agglutinant, après quoi on met le mélange en briquettes et on cuit les briquettes.
Les briquettes de combustible sont tout d'abord cliarbées sur la sole perforée (lu type courant habituel de four à oxyde de zinc et allumées par la chaleur résiduelle de l'opération précédente.
On charge d'abord une mince couche de briquettes de combustible et, après que celles-ci sont bien allumées, on eliarge le restant des briquettes de combusti- ble en produisant une couche de combustible d'alluniabe d'environ 15 cm d'épaisseur. Lors- que cette couche et en pleine combustion, on étale dessus la charrie de travail mise en bri quettes,
en produisant une couche superposée de briquettes de charge de travail d'environ 127 111111 d'épaisseur. Durant ces opérations, on souffle de l'air à travers la brille perforée et, lorsqu'une réduction active de la matière zincifère (le la charge commence, on conduit l'effluent dit four à des tambours à. oxyde et, de là, à la chambre à sacs, de la. manière usuelle. La température de la charge est maintenue entre 1100 C et environ 1.250 C et la période d'émission de fumée a une durée de sensiblement quatre heures.
La charge résiduelle consiste en une cen dre de charbon plus ou moins frittée, ou ag glutinée, d'environ 19 à 88 mm d'épaisseur. résultant de la combustipii des briquettes de combustible et les briquettes métallifères. ou briquettes (le minerai, travaillées conservent. pour la plus brande partie, leur forme ori ginelle, avec seulement une fusion naissante. On retire cette charge résiduelle du four, ii la main, et on sépare les briquettes de mi nerai travaillées* (lu restant de la. charge rési- duelle pour leur faire subir un traitement subséquent.
L'oxyde (le zinc produit est de très bonne qualité, exempt de gravies on de taches, très brillant et d'une teinte légèrement jaune. La récupération dit zinc est relativement élevée et se montre 11 90 .0', ou plus, (le la teneur et) zinc originelle dit minerai brut.
En contrôlant d'une façon appropriée la quantité de gaz comburant introduite (laits le combustible d'allumage. on petit effectuer iine- utilisa.tion complète de l'oxygène contenu dans ce gaz, au cours de soit passage à tra vers le combustible cl'alluniabe, et la matière métallifère superposée peut être soumise à une atmosphère fortement et efficacement ré ductrice.
Cette atmosphère réductrice peut être contrôlée de manière à réduire sensiblement la quantité d'agent réducteur contenue dans la charge de travail et, dans certains cas, on peut même supprimer l'obligation de niélan- ger un agent réducteur quelconque avec 1a matière métallifère de la charge de travail.
Improvement to the American process, says Wetlierill, for the reduction of metalliferous ores. The American process, says Wetherill, known for 50 years for the reduction of metalliferous minerals, consists in subjecting a charge of these ores, mixed with a finely divided reducing agent, for example coal, and spread over a bed of fuel. , for example grains of anthracite in ignition, to a forced blowing or drawing of air, and to bring it to the state of well-developed combustion, that is to say to a temperature sufficiently high to reduce the .
metalliferous material, without bringing the load to a state such that it becomes impermeable to blowing or drawing, the entire load being carried by a perforated support (a hearth or furnace grate) established to hold it without allowing a considerable part to fall to. through.
The carbon, or other carbonaceous material of the charge, plays the dual role of providing a reducing agent to effect the reduction of the metalliferous materials of the charge and of providing, by combustion, the degree of heat necessary to bring these materials to the temperature. reducing.
The tendency for the formation of blowholes, or craters, in various regions of the charge is a drawback of said Wetherill process. The work, or rewiring, of the load to break up these blowholes is a considerable amount of work and, moreover, the formation of blowholes results in fuel loss and renders the recovery of valuable products inefficient.
The forced draft tends to project into the free space which is above the load more or less dust and this dust blowing is still ag etched by the cables. This dust contaminates the smoke itself, deteriorates its color and makes it less salable. It has already been proposed to improve said MTetlierill process by supplying either the ignitable fuel, or the workload, or both, to the bottom of the furnace in the form of briquettes.
The object of the present invention is an improvement of said known method and consists in placing at least the greater proportion of said total fuel of the charges in the form of briquettes in the ignition fuel layer rather than in the working charge. as has been the custom hitherto; in this way, a very complete release of valuable volatilizable metal products is effected.
The relatively thick bed of fuel briquettes, when in full combustion, gives the superimposed workload a sufficiently high and very uniform temperature, whereby 90% or more of volatilizable metals can be recovered. of the metalliferous material of the feed, compared to the recoveries of about 70% that have been achieved so far.
The residual charge from the furnace treatment described above (with the charge not being briquetted) consists of a more or less sintered or agglomerated mass containing the ash of the fuel consumed. unburned fuel and worked metalliferous materials. These various materials are more or less apparently mixed and their mixed state is seriously detrimental to the subsequent treatment of the residue and to. separation as well as recovery (the valuable materials it usually contains.
When this procedure, usually followed heretofore, is modified by providing the mixture (the usual working load at the hearth (the oven in the form of briquettes, the worked load is still a mixture (the ash). , unburned fuel and worked metalliferous material.
By placing the greater proportion (In total fuel in the ignition fuel in the form of briquettes, it is possible, if the: workload is provided, with its correspondingly reduced content of fuel and reducing agent, in the form (the briquettes, to reduce very appreciably the quantity of combustible material associated with the metalliferous material (the workload and by this very fact we allow the briquettes of the workload to keep, for the most part their arrangement and their original form, so that the worked ore or metal briquettes can be easily separated from the sintered or agglutinated residue of the igniting fuel briquettes.
At the same time, the amount of ash associated with the worked ore briquettes is so low that these worked briquettes can be separately processed for the recovery of other valuable metal products without serious difficulty. In the usual industrial practice of the Wetherill process, the total feedstock contained in the entire feed, including the ignition fuel and the workload mixture, is several times greater than the theoretical amount required. to reduce volatilizable metal compounds contained in the feed.
The practice usually followed. in general, heretofore has been to place the greater proportion of the total carbonaceous material of the entire load in the mixture constituting the workload. For example, when operating with zinc ores, known as "Franhlin Furnace". it is customary to place about 15% to 25% of the total carbonaceous material in the. entire charge in the ignition fuel. while the remaining 85% to 75% of the total material is mixed with ore to form the charge (the work.
In general, the ignition fuel layer has a thickness of about 25 mm, while the mixture constituting the working charge is spread over the ignited fuel in a layer of about < B> 1.27 </B> mm to. 178 mm thick. It has been found to be more advantageous than a very considerable proportion of the. combustible material, for example carbonaceous material, is placed in the ignition fuel when the latter is supplied to the hearth (the furnace in the form of briquettes.
This is how. for example, that by operating with zinc ores known as "Franl-flin Furnace" excellent results are obtained by placing 75% to 85% of the total carbonaceous material of the entire charge in the ignition fuel and providing this ignition fuel to the bottom of the furnace in the form of briquettes. The remaining 25% to 15% of the total carbonaceous material is then mixed with the ore to form the workload. The workload is also preferably briquette and spread over the igniting ignition fuel briquettes.
The invention can be put into practice, for example, as follows: The igniting fuel put into briquettes on the hearth of the furnace is charged in an appropriate manner whatever, it is ignited and brought to full combustion. passing through the bed of briquettes an oxidizing gas such as air. The workload, also briquetted, is then spread over the lit bed of fuel briquettes and the resulting effluent is withdrawn from the furnace which is treated in an appropriate manner to remove and collect the metal compounds contained therein. .
Thus, for example, when operating with zinc ores, known as "Franklin Furnace", very satisfactory results are obtained by charging the briquetted igniting fuel in a layer of about 127 mm to 152 mm. mm thick and a layer of working load briquettes about 102 mm to 127 mm thick was spread over the ignited layer of these ignition fuel briquettes.
When the compounds of the volatile metals have been worked to the desired degree, the residual charge can be removed or discharged from the furnace in any suitable manner. This residual charge consists of a relatively thin layer of material. sintered, or agglutinated, upon which the worked ore briquettes rest In the process, the igniting fuel lighters undergo substantially complete combustion and are discharged into the form of a bonded ash.
On the other hand, the physical form of the briquette workload is not significantly altered and, for the most part, the worked ore briquettes retain their original form with only incipient melting. The combustible briquettes are preferably of a size and shape such that they substantially reduce the resistance offered to the oxidizing gas and nevertheless provide a substantially uniform bed to support the superimposed workload, so as to give free access therethrough. ci to the oxidizing gas and to ensure its almost equal distribution.
For this purpose, briquettes of ignition fuel, as well as briquettes constituting the workload; are preferably substantially uniform in size and shaped such that they easily roll or tumble over each other. The briquettes are advantageously in the form of plumb bob, pointed or rounded, or eggs; other similar forms are well suited for the practice of the invention.
The workload consisting of a mixture of. metalliferous material and a suitable reducing agent can also be supplied to the ignited layer of igniting fuel briquettes without first being briquette.
In the case where working load briquettes consisting of a mixture of metalliferous material and carbonaceous reducing agent are employed, the worked briquettes contain, in addition to the metalliferous material worked, the ash of the carbonaceous reducing agent assumed, as well as the unburned part of the reducing agent. The ash is mainly composed of silica and alumina and is generally a disadvantage for any subsequent treatment of the worked metal briquettes.
Thus, for example, in cases where the worked metal lighters are melted in a blast furnace for the production of spi @ egel cast iron, a certain quantity of flux is necessary to bring the slag to the state of slag. ash present in worked metal briquettes and, when this amount of ash is relatively large, it is necessary to use a not too large amount of flux, which results in the production of too much slag. or slag.
The main mass, for example about 85% of the ash of the total carbonaceous matter is in the frit, or agglutinated mass, resulting from the combustion of the igniting fuel briquettes and the metal briquettes are therefore not contaminated. than by a relatively small amount of ash. Because of this relatively light contamination of the ash-worked metal briquettes, as well as their physical properties, these briquettes are particularly suitable for subsequent processing in blast furnaces.
Besides retaining their original shape, these briquettes are furthermore porous in nature due to the fact that volatilizable metals have been removed therefrom and this porosity of the briquettes worked is also an advantage in their subsequent processing.
As a typical example of how to put the improvement according to the invention into practice, a particular load and the way of working it will be briefly described. The charge consists of zinc niinemis known as "Franklin Furnace", and coal dust.
About 85% of the total coal in the feed is briquetted with residual sulphite liquor concentrate as a binder. The remaining 15 of the total coal are mixed with the ore in the proportion of about 90 parts of ores to 10 parts (the coal dust, to which is added about of liquor (the residual sulphite concentrated as a binder, after which the mixture is put into briquettes and the briquettes are cooked.
The fuel briquettes are first of all cliarbées on the perforated hearth (the usual common type of zinc oxide furnace and ignited by the residual heat of the preceding operation.
A thin layer of fuel briquettes is first charged and, after these are properly ignited, the remainder of the fuel briquettes are removed, producing a layer of alloy fuel approximately 15 cm thick. . When this layer is in full combustion, the briquetted working cart is spread over it,
producing a superimposed layer of workload briquettes approximately 127,111,111 thick. During these operations, air is blown through the perforated lens and, when an active reduction of the zinciferous material (the charging begins, the so-called furnace effluent is led to oxide drums and, from there, to the bag chamber in the usual manner The temperature of the charge is maintained between 1100 C and about 1250 C and the period of smoke emission lasts for approximately four hours.
The residual charge consists of a more or less sintered, or glutinated, coal ash about 19 to 88 mm thick. resulting from the combustion of fuel briquettes and metal briquettes. or briquettes (the ore, worked retains, for the most part, their original form, with only incipient melting. This residual charge is removed from the furnace, by hand, and the worked ore briquettes are separated * (see remaining of the residual charge for subsequent treatment.
Oxide (the zinc produced is of very good quality, free from gravies or spots, very shiny and of a slightly yellow tint. The zinc recovery is relatively high and shows 11 90 .0 ', or more, ( the content and) original zinc said raw ore.
By controlling in an appropriate way the quantity of oxidizing gas introduced (milks the ignition fuel, it is possible to carry out the complete iine-use of the oxygen contained in this gas, during either passage through the fuel cl Alluniabe, and the superimposed metalliferous material can be subjected to a strongly and effectively reducing atmosphere.
This reducing atmosphere can be controlled so as to substantially reduce the amount of reducing agent contained in the workload, and in some cases even the requirement to negate any reducing agent with the metalliferous material of the workload can be waived. workload.