LU83997A1 - Procede et appareil pour la recuperation et la concentration de matieres non ferreuses telles que le zinc et le plomb - Google Patents
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Description
FL -<>Bï2/ry5M
......... 0~ /'Τγ'ΊΤΙ "^RAND-DUCHÉ DE LUXEMBOURG
Brevet N* ......Q- O-d.....O / du 1Q. Mars...lêS2t..................... Monsieur le Ministre de l’Économie et des Classes Moyennes
Titre délivré......................................... Service de la Propriété Intellectuelle
—— LUXEMBOURG
Demande de Brevet d’invention I. Requête ..JiüU^iU^ßäMmJSQCmDA'_..AZIOMBIA ΚΙΜΕ0-ΙΖΤΜ,ΏνΒ8Ι(&/β^^________________________________ (l) . ZÙœ...K.. JAattei....ly .1iome.y....Italie................................................................................... .......................................................................
représentée par, E.Meyer8 & E.Freylingert.....Ingf aonsejls en propr.inâ.M.................. (2) .A6.....ruei...d^.JSimeiiÂrey...Li^mtmirg,........iegiMmt..en^i^al£i^de-MmâaÈaàæes.............................
déposent) ce .„Ma. Mi^.Jsdl.rte3if^sxd^qu£àxA ...vdngi deux-.........—.............................. (3) ’ à JE0?..______________heures, au Ministère de l’Économie et des Classes Moyennes, à Luxembourg : 1. la présente requête pour l’obtention d’un brevet d’invention concernant : .J!Erϋoëäê..et....^^pcœâ^L·pΩllP^JΛ.rÂ{ruΌér.atian...et...la..aonΰentrxtian....de..~........................... (4) matières non ferreuses telles que le zinc et le plomb"...........................................................................
2. la délégation de pouvoir, datée de..........F.oxs............................................. le 15 février 1982____________ 3. la description en langue.........................................de l’invention en deux exemplaires; 4. .....Mne...............planches de dessin, en deux exemplaires; 5. la quittance des taxes versées au Bureau de l’Enregistrement à Luxembourg, le .....:.......................................................................................
déclare(nt) en assumant la responsabilité de cette déclaration, que l’(es) inventeur(s) est (sont) : Æmluigi.MéÂLïILIâs......YiM^.S£nmx:.A5y^cmy...Ii2 lie.................................................................................. (5) revendiquent) pour la susdite demande de brevet la priorité d’une (des) demande(s) de (6) l?rev^t..............................................................déposée(s) en (7) Italie....................................................................................................
le...........tr.eize....mar.s....ml...neuf.....Qent....qîiaire....r.ingt...wi....................................................................................................... (8) , „ ..................s.Qm...le..MQ...2QMÂ..A/3.1..............................................................................................................................................................................................
au nom de......td,..ââp.Q.e.OBt.e.................................................................................................................................................................................................. (9) élit(élisent) pour lui (elle) et, si désigné, pour son mandataire, à Luxembourg....................................
.........................................................................................................................................................(10) sollicite(nt) la délivrance d’un brevet d’invention pour l’objet décrit et représenté dans les annexes susmentionnées, — avec ajournement de cette délivrance à.........six......................................... mois. (11) T,km des ^anâaiaires__ Ç ^ IL Procès-verbal de Dépôt
La susdite demande de brevet d’invention a été déposée au Ministère de l’Économie et des Classes Moyennes, Service de la Propriété Intellectuelle à Luxembourg, en date du : /F> %\ t /£f s? ' ’»···. %\ Pr. le Ministre p 15 bwirps la/ L . a- =* de l’Économie et des Classes Moyennes, ................................ I s $·.· Ä/ / m a BS007 fr
T
yEL-3272/EM/BM
Revendication de la priorité d'une demande de brevet déposée en Italie le 13 mars 1981 sous le No 20343 A/81
BREVET D'INVENTION
Procédé et appareil pour la récupération et la concentration de matières non ferreuses telles que le zinc et le plomb f i I SAMIM SOCJETA' AZIONARIA KINERO- 1 KETALLDRGICA S.p.A.
! P.le Mattei 1 | I — Rome i 4 ! /t- 4
Procédé et appareil pour la récupération et la concentration de matières non ferreuses telles que le zinc et le plomb.
La présente Invention concerne un procédé d'enrichissement, en métaux non ferreux utiles, tels que le 5 plomb et le zinc, par volatilisation ou fumigation, à une température appropriée, de produits qui contiennent de tels métaux, à un pourcentage variable, sous forme d'oxydes ou de sulfures desdits métaux, et l'appareil pour réaliser ledit procédé est un autre aspect de cette Invention.
10 Les produits à utiliser peuvent être soit des ma tières premières primaires (minerais) soit des matières premières secondaires (fumées d'aciéries, résidus minéraux et scories métallurgiques).
Les procédés actuellement les plus importants 15 dans le domaine de la volatilisation pour récupérer, ou concen-ter, des métaux non-ferreux tels que le zinc et le plomb vont être décrits ci-après..
Procédé avec le four de Waelz : dans ce procédé, la charge, qui contient du zinc (au maximum 30 à 35/0, du 20 plomb, et d’autres métaux (dans une plus faible proportion) est mélangée avec de la poussière de coke ou de la poussière d’anthracite dans une proportion de 18 à 25$ en poids, et est chargée dans un four rotatif classique incliné de 2 à 4° par rapport à l'horizontale.
25 On récupère ainsi une quantité appréciable de métaux utiles. Les principaux inconvénients sont le volume considérable des installations, avec de très grandes surfaces d'échange entre les volumes à traiter et l'air atmosphérique, de telle sorte que la chaleur intéressante peut être récupérée -50 seulement partiellement.
Le procédé avec four-cyclone est un procédé dans lequel la charge, mélangée à la poussière de coke est envoyée vers un four-cyclone cylindrique où elle est mise en contact tangentiellement avec l'air préchauffé. La fumigation est réali-35 sée dans un four adjacent, qui est généralement un four à arc électrique. Dans le four à are électrique les matières non-* volatiles peuvent être recueillies dans une phase blanche qui I est séparée des scories. Donc, des consommations d'énergie con- X? 2 sldérables sont en jeu. De plus, la charge doit être séchée » complètement et doit avoir une granulation maximum de un millimètre. On a maintenant vérifié d'une façon surprenante que les Inconvénients de la technologie classique pouvaient être 5 éliminés en travaillant dans une seule zone de réaction en milieu à caractère partiellement oxydant et partlellevex réducteur.
ou
De plus, dais üe procédé suggéré ici, on peut utlli ser/cnarbcn os rroirE renne qualité et du charbon de faible grosseur à la place du gaz naturel ou du coke. Ces avantages n'empêchent pas l'obtention 10 d'un mode de répartition de chaleur satisfaisant de même que l'établissement de conditions physico-chimiques convenables pour l'évolution des réactions intéressantes.
Un premier objet de l'invention est un procédé qui fournit le mélange des produits contenant Pb et Zn sous forme l5 de leurs oxydes ou de leurs sels (sulfates, sulfures, silicates, alumlnates et autres) avec un produit contenant du carbone, la combustion partielle du carbone donnant de l'oxyde de carbone (CO).
Le déroulement du procédé est mené de façon à 20 avoir deux stades.
Le .premier stade est une réduction directe du zinc, en partant de ses oxydes ou de ses sels, avec volatilisation du zinc et de l'oxyde de plomb contenus dans la charge de départ. Ladite réduction a lieu aux dépens du carbone qui 25 est contenu dans le produit carboné utilisé.
Le second stade est une oxydation en phase gazeuse du zinc produit dans le premier stade, par l'air et/ou l'oxy-gène, qui est réalisée concurremment avec les vapeurs de zinc * -.Jst . ’ formées.
30 La fraction non-volatile de la charge, qui est essentiellement composée de CaO, S10^, et FeO, c'est-à-dire, à l'état d’oxydes, et qui contribue à former les scories, aura ses concentrations en divers éléments choisies de façon à produire une scorie à une température de fusion ne dépassant 35 Pas 1200°C, pour que les matières non-volatiles puissent f quitter le réacteur dans la phase liquide.
Pour cette dernière raison, il sera nécessaire . de fournir des additions appropriées aux produits de base si · vJ les concentrations des composants ne sont pas suffisantes .f ï *
J
pour remplir les conditions spécifiées cl-dessus.
Pendant le déroulement du premier stade, dans des conditions de traitement déterminées et Imposées, le plomb métallique peut être obtenu par la réaction : 5 PbO + CO -> Pb (liquide) + CO^
Le plomb métallique ainsi obtenu se mélangera au laitier mais en sera séparé Par gravité. L’oxyde de carbone recueilli autour de l’axe de rotation entraîne les produits volatilisés vers le haut et est brûlé avec l'oxygène si bien que de la chaleur supplémentaire peut être fournie au procédé. Les températures de traitement varient entre 1100 et 1600°C.
Un second objet de l'invention est l’appareil pour réaliser le procédé en question.
On se reportera aux figures 1 et 2 de la planche 15 cl-Jolnte.
Le réacteur a une forme tronconlque et est composé de une ou plusieurs parties tronconiques, qui sont éventuellement remplacées par’leur surface courbe enveloppante externe ou Interne, et est disposé avec son axe géométrique vertical 20 et peut être tourner autour dudit axe 1. Le réacteur est formé d'une enveloppe en métal 2, qui est garnie Intérieurement par une couche réfractaire 3.
La vitesse angulaire de rotation et l'angle entre les génératrices des surfaces internes des parois des “ * 25 corps tronconiques (ou leurs surfaces enveloppantes comme cela peut être le cas) et la verticale, sont tels que la phase solide chargée reste, d'un point de vue dynamique, en équilibre sous les actions concourantes du poids, des forces d'inertie de rotation et des forces de frottement duas aux parois Internes, 30 tandis que la phase liquide formée pendant le traitement s'écoule vers la base du réacteur qui comporte un trou d'écoulement 5.
Le diamètre intérieur de la plus grande base du réacteur peut avoir de 1 à 10 mètres de long et de préférence, Q, de 2/6 mètres, tandis que les diamètre intérieur de la base la 35 plus petite varie entre 0,2 et 1 mètre. Le diamètre du trou d'écoulement doit se tenir entre 5 et 30$ du diamètre de la * base la plus grande en fonction de la production potentielle de l'installation, et peut meme atteindre 100 % du diamètre de la plus petite base. L'angle des génératrices avec la ver- • * tlcale peut varier entre 10 et 60°, on préfère les valeurs if supérieures à ?0°.
La vitesse de rotation du corps conique devra 5 se tenir entre 10 et 80 tpm.
(Dans le cas d'un appareil composé de plus d'un tronc de cône, ou d'une surface courbe enveloppant les génératrices du cône ou leurs tangentes, l'angle entre les troncs tronccnlques consécutifs ne doit pas excéder 30°).
10 Le plus, il y a de 2 à I) tuyaux (becs) 6 et 7, avec leur extrémité ouvrant à l'intérieur du réacteur et Inclinée convenablement, lesdlts becs étant susceptibles d'être déplacés suivant l'axe vertical de façon à ce qu’ils puissent être utilisés à la fols pour le chargement de la charge mlnéra-15 le et celui du combustible.
Par contre, un ou plusieurs tuyaux 8, (au nombre de quatre au maximum), sont essentiellement parallèles aux génératrices de la surface interne et ont des perforations 9 sur toute leur longueur ou presque, lesdltes perforations étant 20 régulièrement espacées si on le désire, et l'air et/ou l’oxygène sont Insufflés continuellement et éventuellement préchauffés.
La vitesse du courant de l’auxiliaire de combustion a une composante centrifuge radiale et une composante tengentielle par rapport à la trajectoire du point d’impact sur la paroi, qui 25 s’accorde avec le mouvement de façon à ne pas gêner les conditions dynamiques de la charge qui est présente soit à l’état J liquide, soit à l'état solide, %_ Pour finir, un tuyau central 10, est fourni / ^ . s pour l'Injection du courant de l’auxiliaire de combustion à un mot ^ de ajoutë^O la fois pour brûler 1'oxyde/carbone qui s'est formé et pour provoquer l'oxydation des vapeurs de Zn.
La charge peut être une matière première primaire (un minerai) et/ou une matière première secondaire (fumées d'aciéries, boues résiduelles de traitement et autres) •35 qui contiennent du plomb et du zinc, dans des proportions variables, telles que 1% et plus. La granulation se situera entre 0,01 mm et 5 mm. Les produits peuvent être Introduits au sommet du réacteur après avoir déjà été mélangés au combustible, ce dernier étant aussi du type à grain fin, ou bien Ils peuvent 5 être alimentés séparément par les tuyaux précités de façon à obtenir un dégagement de chaleur suffisant, conformément aux températures voulues, et aussi afin de fournir un milieu réducteur dans la partie supérieure.
5 Dans le fond du four, par les tuyaux non encore utilisés jusqu'à ce stade, on ajoute des produits contenant du carbone pour assurer les conditions de traitement (réduction) et les conditions thermiques, nécessaires.
La quantité de carbone à utiliser est fonction 10 de la quantité de zinc et varie de 8 à 25 Æ de la charge et de préférence de 15 à 20$.
Comme auxiliaire de combustion, on utilise de l'air, éventuellement préchauffé à 600°C et enrichi en oxygène, ou aussi de l'oxygène pur, éventuellement préchauffé à 200°C.
15 II faut rappeler que la vitesse du procédé est très grande à cause de la très grande surface de contact entre les phases Individuelles, ce qui est une conséquence directe à la fols de la fine granulation du produit chargé et du mouvement rotatif du réacteur. Les consommations qui peuvent être 20 prévues sont presque stoechiométriques.
La présente invention est Illustrée par l'exemple descriptif et non limitatif ci-après.
EXEMPLE
La matière première est une fumée d'aciérie 25 contenant 20$ de zinc et 5,5 $ de plomb. Le réacteur est un récipient troneonlque évasé vers le bas et composé d'une enveloppe de feuille métallique garnie intérieurement d’un revêtement réfractaire, les spécifications dimensionnelles étant les suivantes : 5° Diamètre de la plus grande base du cône (section supérieure) 5800 mm
Diamètre de la plus petite base du cène (section inférieure) 800 mm
Hauteur du tronc de cône 5000 mm "55 Angles des génératrices du cône avec la verticale 45° et 10°, respectivement (sommet et fond).
A
6 * Les Paramètres caractéristiques du traitement sont les suivants :
Vitesse de rotation du cône 20 ^pm Débit de l'oxygène 5 normaux par min 5 Vitesse d'alimentation pour le cône ; kg par min
Vitesse d'alimentation de la charge : 65 kg par min
La charge est mélangée avec 0,10 kg de coke par kg de 10 charge, le coke étant destiné à être utilisé comme coke auxiliaire.
Dans ces conditions, on obtient un oxyde contenant 60$ de Zn et 10$ de Pb, avec une production de 20kg par minute et des rendements en Zn et en Pb de l'ordre de 93-95$ et ^j^plus.
j a
Claims (5)
1. Procédé poup/i’écupératlon ou la concentration du Zn v ' t Pb a partir de matières premières primaires ou secondaires j comprenant le mélange du produit avec le charbon, la combus-^ tlon partielle du carbone pour obtenir CO, caractérisé par le fait qu’il est réalisé en deux stades, (fens le premier stade 11 y a une réduction directe du zinc par réaction avec le carbone contenu dans les composés carbonés et la volatilisation à la fois du zinc et de l’oxyde de plomb, les tempé-10 ratures nécessaires étant atteintes en brûlant partiellement avec l’air et/ou l’oxygène le carbone en CO, les produits - qui contiennent le zinc et le plomb ayant la granulation appropriée; dans le second stade il se produit une oxydation * en phase gazeuse du zinc obtenu dans le premier stade, au ^5 moyen de l'air et/ou de l’oxygène.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les températures varient de 1100°C à 1600°C. d. Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la granulation des produits solides de 20 la charge est comprise entre 0,01 mm et 5 mm.
4. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à d, caractérisé par le fait que l’auxiliaire de combustion, l’air et/ou l’oxygène, est préchauffé à une température comprise entre 200 et 600°C.
5. Appareil pour réaliser le procédé selon la revendi cation 1, caractérisé par le fait qu’il est tronconique et „ » est composé de un ou plusieurs troncs troneoniques éventuel lement remplacés par leurs surfaces enveloppantes respectives Internes ou externes, le réacteur étant composé d’une enve-50 loppe de métal (2) garnie Intérieurement par des produits réfractaires (d) et pouvant tourner autour de son axe géométrique (1) disposé verticalement, un trou d'écoulement (5) étant ménagé dans le fond du réacteur de façon que les produits solides chargés, sous l’effet des diverses forces, adhèrent aux parois Internes du réacteur et que les substances liquides formées puissent s’écouler vers ledit trou d'écoulement (5), le diamètre intérieur de la plus grande base du ^cône étant choisi entre 1 et 10 mètres, le diamètre intérieur « 8 de la plus petite base étant de 0,0 à 1 mètre, le diamètre du trou d’écoulement (5) étant de 5 à 100$ du diamètre Intérieur de la plus petite base du cône, l'angle (4) des génératrices \ du cône avec la verticale étant compris entre 10 et 60°, et 5 la vitesse de rotation du réacteur entre 10 et 80 tours par minute.
6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé par fait que les génératrices des surfaces coniques ne doivent pas avoir les unes par rapport aux autres une Inclinaison 10 supérieure à "50°. ----^ *· * i L [I
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