LU84693A1 - PROCESS FOR THE STABILIZATION OF UNSTABLE PELLETS OF POWDERY MINERAL MATERIALS - Google Patents
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Description
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La présente invention a trait à un procédé pour la stabilisation de pellets de matières minérales pulvérulentes, granuleuses ou poudreuses, telles que des minerais, de la dolomie, des carbonates ou phosphates pour l'industrie chimique, la fabrication du verre, l'industrie céramique, l’agriculture, la construction du bâtiment, etc., pellets qui sont instables après leur fabrication par agglomération par suite de perte d'eau par séchage, par hygroscopicité ou par réac-" tion avec l'air atmosphérique.The present invention relates to a process for stabilizing pellets of powdery, grainy or powdery mineral materials, such as ores, dolomite, carbonates or phosphates for the chemical industry, the manufacture of glass, the ceramic industry , agriculture, building construction, etc., pellets which are unstable after their manufacture by agglomeration as a result of loss of water by drying, by hygroscopicity or by reaction with atmospheric air.
On sait que dans l'industrie se présentent des quantités importantes de matières premières ou de déchets finement divisés, c'est-à-dire pulvérulents, granuleux ou poudreux, dont le stockage, le transport et la transformation sous cette forme présentent des problèmes sérieux. Il s'agit, par exemple, de toutes sortes de matières pulvérulentes, telles que des matières de récupération poudreuses provenant des installations d'épuration de fumées, de la poudre de ciment, etc., qui forment des nuages de poussière lors de leur chargement ou déchargement, transport et stockage, avec comme / conséquence des pertes non négligeables et un risque sérieux , de pollution de l'environnement, ainsi que de toutes sortes de matières hygroscopiques, telles que des matériaux de ‘ construction, des engrais chimiques ou autres, qui s'agglo mèrent par suite de leur hygroscopicité ou leur affinité pour l'eau, ou deviennent déliquescentes et de ce fait inutilisables en cas d'absorption excessive d'humidité. En outre, il s'agit également de toutes sortes de produits, capables de réagir avec l'oxygène ou un autre composant de l'air atmosphérique, de manière à se transformer lentement, en cas de stockage prolongé, en des produits inutilisables, ainsi que de nombreuses matières finement divisées ou pulvérulentes, / telles que des minerais pour l'industrie métallurgique, dontWe know that in industry there are significant quantities of raw materials or finely divided waste, that is to say powdery, granular or powdery, whose storage, transport and processing in this form present serious problems. . These include, for example, all kinds of powdery materials, such as powdery reclaimed materials from smoke treatment plants, cement powder, etc., which form clouds of dust when loaded. or unloading, transport and storage, with the consequence of significant losses and a serious risk, of pollution of the environment, as well as all kinds of hygroscopic materials, such as building materials, chemical or other fertilizers, which agglomerate due to their hygroscopicity or their affinity for water, or become deliquescent and therefore unusable in the event of excessive absorption of moisture. In addition, they are also all kinds of products, capable of reacting with oxygen or another component of atmospheric air, so as to slowly transform, in the event of prolonged storage, into unusable products, as well than many finely divided or powdered materials, / such as ores for the metallurgical industry, including
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- 3 - le traitement dans les fours à cuve s'effectue nécessairement ou de préférence sous forme de morceaux relativement gros.- 3 - the treatment in tank ovens is necessarily or preferably in the form of relatively large pieces.
Différentes mesures ont été prises dans la pratique pour remédier aux difficultés susmentionnées, mesures qui varient d'un cas à l'autre selon la nature et la destination des matières concernées, mais qui, comme toutes, s'avèrent peu économiques et souvent d'une efficacité douteuse. C'est ainsi, par exemple, que des matières hygroscopiques ou réagissant avec des composants de 1'air atmosphérique sont emmagasinées ou transportées en des sacs d'un matériau d'emballage doublé. Cette solution présente toutefois des inconvénients sérieux, étant donné non seulement que l'emballage des produits concernés en des sacs de ce genre est une besogne laborieuse et chère, mais aussi que les frais de transport des produits ainsi emballés sont sensiblement plus hauts que ceux du transport par bande transporteuse ou par voie ‘ pneumatique de matières pulvérulentes ou granulées. En ajoutant l'inconvénient d'une efficacité souvent insuffisante lorsque, après l'ouverture de l'emballage, le contenu n'est / pas utilisé immédiatement et reste de ce fait exposé à l'influence nuisible de l'air et de l'humidité. Une autre solu- " tion comportant l'emballage de ces matières en des boîtes de i fer-blanc est également inadmissible pour des raisons ana logues.Various measures have been taken in practice to remedy the above-mentioned difficulties, measures which vary from case to case depending on the nature and destination of the materials concerned, but which, like all, prove to be uneconomical and often questionable effectiveness. Thus, for example, hygroscopic materials or materials reacting with components of atmospheric air are stored or transported in bags of lined packaging material. This solution has serious drawbacks, however, since not only is the packaging of the products concerned in bags of this kind a laborious and expensive task, but also that the transport costs of the products thus packaged are considerably higher than those of transport by conveyor belt or pneumatically of pulverulent or granulated materials. Adding the disadvantage of often insufficient effectiveness when, after opening the package, the contents are / are not used immediately and therefore remain exposed to the harmful influence of air and humidity. Another solution involving the packaging of these materials in tin cans is also inadmissible for analogous reasons.
La fabrication d'engrais chimiques nitrates accusant une forte teneur en acide pour en éviter les pertes d’ammoniaque, elle non plus n'est une solution entièrement satisfaisante du problème concerné. En effet, la formation d'oxydes d'azote dans ces engrais chimiques signifie non seulement une perte relativement importante de matières nutritives, mais également un danger réel au point de vue hygiénique par suite de / la nocivité de ces oxydes d'azote, qui sont, en outre, des - 4 - composés extrêmement aggressifs, qui détruisent en peu de temps les matériaux d'emballage.The manufacture of nitrates chemical fertilizers with a high acid content to avoid ammonia losses, it is also not a completely satisfactory solution of the problem concerned. Indeed, the formation of nitrogen oxides in these chemical fertilizers means not only a relatively large loss of nutrients, but also a real danger from a hygienic point of view as a result of / the harmfulness of these nitrogen oxides, which are, moreover, extremely aggressive compounds, which destroy the packaging materials in a short time.
L'agglomération des matières concernées sous forme de pellets au moyen d'un liquide de pelletisation, telle que normalement l’eau, elle non plus n’a donné jusqu'à présent des résultats entièrement satisfaisants, ce qui se conçoit facilement en présence de produits hygroscopiques ou réactifs envers l'air, pour la simple raison que les causes de la dégradation des produits, à savoir leur hygroscopicité ou leur réactivité chimique, ne sont pas supprimées par la pelletisation.The agglomeration of the materials concerned in the form of pellets by means of a pelletizing liquid, such as normally water, it has not so far given entirely satisfactory results, which is easily conceivable in the presence of hygroscopic or air reactive products, for the simple reason that the causes of the degradation of the products, namely their hygroscopicity or their chemical reactivity, are not eliminated by pelletization.
Il est vrai que les inconvénients susmentionnés n'existent pas pour de nombreuses matières du genre concerné, telles que des minerais, de la poudre de charbon et des déchets pulvérulents. Toutefois, en dépit de leur aptitude à l'agglomération, la plupart de ces matières ne se prêtent pas à la pelletisation pour la simple raison qu'après l'agglomération les pellets perdent rapidement par évaporation leur teneur en liquide de pelletisation de manière à se désagréger / sous la moindre pression. / yIt is true that the abovementioned drawbacks do not exist for many materials of the kind concerned, such as ores, coal powder and pulverulent waste. However, despite their ability to agglomerate, most of these materials do not lend themselves to pelletization for the simple reason that after agglomeration the pellets rapidly lose their pelletizing liquid content by evaporation so as to become disintegrate / under the slightest pressure. / y
Or, la présente invention se propose de porter remède aux inconvénients susmentionnés et préconise à cet effet la mise en oeuvre d'un procédé de fabrication de pellets, parfaitement stables indépendamment de leur consistance, de produits finement divisés, qui autrement ne se prêtent pas à l'agglomération sous forme de pellets stables par malaxage ou roulement en présence d'un liquide faisant office de liant. L'invention prévoit ainsi que des matières finement granulées ou pulvérulentes sont d'abord transformées, de manière connue en soi, en pellets au moyen d'un liquide de pelletisation et les pellets ainsi obtenus sont ensuite enveloppés d'une couche d'une substance minérale non ou à peine soluble dans / - 5 - l'eau.However, the present invention proposes to remedy the aforementioned drawbacks and recommends to this end the implementation of a process for manufacturing pellets, perfectly stable regardless of their consistency, of finely divided products, which otherwise do not lend themselves to agglomeration in the form of stable pellets by kneading or rolling in the presence of a liquid acting as a binder. The invention thus provides that finely granulated or pulverulent materials are first transformed, in a manner known per se, into pellets by means of a pelletizing liquid and the pellets thus obtained are then wrapped in a layer of a substance. mineral not or hardly soluble in water.
L'invention a donc trait à un procédé de pelletisation de matières qui, de manière connue, se prêtent en principe à l'agglomération en présence d'un liquide de pelletisation, mais qui, comme il est généralement admis, ne conviennent pas dans la pratique à l'agglomération sous forme de pellets stables, par suite du fait que ces derniers perdent rapidement leur consistance par évaporation, par absorption excessive d'humidité par suite leur hygroscopicité ou par réaction avec des corps présents dans l'air atmosphérique ambiant, et se désagrègent ainsi facilement. L'enrobage des pellets au moyen d'une substance non à peine soluble dans l'eau les protège efficacement contre la pénétration d'humidité ou d'autres composants de l'air atmosphérique, de manière à assurer non seulement leur stabilité physique, c'est-à-dire en premier lieu leur consistance, mais également leur stabilité chimique.The invention therefore relates to a process for pelletizing materials which, in known manner, lend themselves in principle to agglomeration in the presence of a pelletizing liquid, but which, as is generally accepted, are not suitable in the practical for agglomeration in the form of stable pellets, owing to the fact that the latter rapidly lose their consistency by evaporation, by excessive absorption of moisture owing to their hygroscopicity or by reaction with bodies present in the ambient atmospheric air, and thus fall apart easily. The coating of the pellets with a substance which is hardly soluble in water effectively protects them against the ingress of moisture or other components of atmospheric air, so as to ensure not only their physical stability, c '' in the first place, their consistency, but also their chemical stability.
De nombreuses substances appropriées, répondant aux exigences concernées, entrent en ligne de compte pour l'en- / / robage de pellets par le procédé selon l'invention. Il s'agit spécialement d'hydroxydes de métaux du groupe principal ou secondaire II du tableau périodique des éléments, donc de composés minéraux qui, d'une part, n'occasionnent pas de réactions nuisibles, mais exercent plutôt des effets favorables dans de nombreux processus de mise en oeuvre des matières pelletisées et qui, d'autre part, se laissent facilement appliquer sur les pellets, formés de manière connue en soi par agglomération de la matière concernée en présence d'un liquide de pelletisation approprié et puis enrobés d'un oxyde métallique sec, ensuite transformé en hydroxyde par absorption d'humidité ou par addition d'eau. Le choix du / ij composé destiné à l'enrobage des pellets par le procédé selon - 6 - le mode de mise en oeuvre précédent de 1'invention dépend de la nature et la destination de la matière dont se composent les pellets. Un composé préféré de ce genre est 1'hydroxyde de calcium, CaCOH^, utilisé avantageusement dans de nombreuses applications de matières minérales, par exemple comme moyen de neutralisation de sols acides dans l'agriculture, comme liant dans la construction du bâtiment et comme adjuvant pour la formation de scories.Numerous suitable substances which meet the requirements concerned are taken into account for the coating of pellets by the process according to the invention. They are especially hydroxides of metals of main or secondary group II of the periodic table of the elements, therefore of mineral compounds which, on the one hand, do not cause harmful reactions, but rather exert favorable effects in many process for using pelletized materials which, on the other hand, can be easily applied to the pellets, formed in a manner known per se by agglomeration of the material concerned in the presence of an appropriate pelletizing liquid and then coated with a dry metal oxide, then transformed into hydroxide by absorption of moisture or by addition of water. The choice of the compound intended for coating the pellets by the method according to the previous embodiment of the invention depends on the nature and the destination of the material of which the pellets are composed. A preferred compound of this kind is calcium hydroxide, CaCOH ^, advantageously used in many mineral applications, for example as a means of neutralizing acidic soils in agriculture, as a binder in building construction and as an adjuvant for the formation of slag.
Suivant un autre mode de mise en oeuvre du procédé selon l’invention, l'enrobage des pellets s'effectue par arrosage avec un agent liquide, dissous ou dispersé, qui, par réaction avec la matière dont se composent les pellets, forme un composé non ou à peine soluble dans l'eau et formant autour des pellets une couche protectrice, qui en protège le noyau contre la pénétration d'humidité par diffusion. Cet agent, choisi en fonction de la nature et de la destination de la matière pelletisêe, est, par exemple, une solution acide ou alcaline diluée, un dissolvant, tel que la benzine, le benzène, le méthanol, l'éthanol, le tétrachlorure de carbone, / etc., ou la paraffine, l'addition de l'agent destiné à réagir/ avec la matière des pellets étant dosée de manière que seule une partie de cette matière est transformée par réaction chimique. Un exemple d'application du présent mode d'exécution du procédé selon l'invention concerne la pelletisation de phosphates naturels employés dans l'agriculture, „tels que la phosphorite ou l'apatite, ou de dolomie (carbonate double de calcium et de magnésium). Dans les cas de ce genre, l'enrobage des pellets s'effectue de préférence par arrosage avec une solution diluée d'acide sulfurique ou par utilisation directe d'une telle solution en guise de liquide de pelletisation au stade final du processus de pelletisation, t ! l'addition d'acide sulfurique étant dosée de manière que la h —v - 7 - transformation du phosphate calcique tertiaire avec formation simultanée d'anhydride (sulfate de calcium) s'arrête au stade de formation d'hydrogénophosphate de calcium (CaHPO^) . La couche protectrice qui enveloppe les pellets se compose ainsi d'hydrogénophosphate, soluble uniquement en des acides minéraux, et de sulfate de calcium insoluble, qui s'oppose à la pénétration d'humidité dans le noyau des pellets et à la sortie d'humidité des pellets dans l'atmosphère par diffusion, sans s'opposer à la désagrégation des pellets sous l'influence d'un acide minéral approprié attaquant l'hydro-génophosphate calcique soluble présent dans la couche formée sur la surface des pellets.According to another embodiment of the process according to the invention, the coating of the pellets is carried out by sprinkling with a liquid agent, dissolved or dispersed, which, by reaction with the material of which the pellets are made, forms a compound not or hardly soluble in water and forming a protective layer around the pellets, which protects the core against the penetration of moisture by diffusion. This agent, chosen according to the nature and the destination of the pelletized material, is, for example, a dilute acid or alkaline solution, a solvent, such as benzine, benzene, methanol, ethanol, tetrachloride carbon, / etc., or paraffin, the addition of the agent intended to react / with the material of the pellets being dosed so that only a part of this material is transformed by chemical reaction. An example of application of the present embodiment of the method according to the invention relates to the pelletization of natural phosphates used in agriculture, „such as phosphorite or apatite, or dolomite (double carbonate of calcium and magnesium ). In such cases, the coating of the pellets is preferably carried out by watering with a dilute solution of sulfuric acid or by direct use of such a solution as pelletizing liquid at the final stage of the pelletizing process, t! the addition of sulfuric acid being dosed so that the transformation of tertiary calcium phosphate with simultaneous formation of anhydride (calcium sulfate) stops at the stage of formation of calcium hydrogen phosphate (CaHPO ^ ). The protective layer which envelops the pellets thus consists of hydrogen phosphate, soluble only in mineral acids, and insoluble calcium sulphate, which prevents the penetration of moisture into the core of the pellets and the release of moisture. pellets in the atmosphere by diffusion, without opposing the disintegration of the pellets under the influence of a suitable mineral acid attacking the soluble calcium hydrogen phosphate present in the layer formed on the surface of the pellets.
L’enrobage des pellets s'effectue de préférence dans un malaxeur à tambour à une vitesse de rotation périphérique de 0,20-0,180, de préférence 0,165 m/seconde et à une température de 30°C, l'élévation de la température pendant la réaction étant limitée à 10°C au maximum par réglage du débit d'addition du liquide de pelletisation. La dose de liant (par exemple du CaO ou CaSO.) ajoutée sous forme de disper- q / / sion (1 mole d'eau par mole de liant) s'élève à 2-5 S en poids, de préférence à 2-3 % en poids par rapport au poids total des pellets prêts à l'emploi.The coating of the pellets is preferably carried out in a drum mixer at a peripheral speed of 0.20-0.180, preferably 0.165 m / second and at a temperature of 30 ° C, the temperature rising for the reaction being limited to a maximum of 10 ° C. by adjusting the rate of addition of the pelletizing liquid. The dose of binder (for example CaO or CaSO.) Added in the form of a dispersion (1 mole of water per mole of binder) amounts to 2-5% by weight, preferably to 2- 3% by weight relative to the total weight of the ready-to-use pellets.
L'invention est illustrée dans les lignes qui suivent par la description de quelques exemples de mise en oeuvre.The invention is illustrated in the following lines by the description of some examples of implementation.
Exemple 1.Example 1.
Un mélange d'environ 40 kg de "dolocat" (mélange de dolomie et de carbonate de calcium) et de 7,0 kg d'eau faisant office de liquide de pelletisation est pelletisê dans un malaxeur à tambour d'une capacité de 300 litres. Après 15 à 20 minutes d'agitation, on ajoute 3,0 kg de chaux vive (CaO) et on continue l'agitation pour bien mélanger l'ensemble j jusqu'à ce que la température reste constante. La trans-A mixture of approximately 40 kg of "dolocat" (mixture of dolomite and calcium carbonate) and 7.0 kg of water acting as pelletizing liquid is pelletized in a drum mixer with a capacity of 300 liters . After 15 to 20 minutes of stirring, 3.0 kg of quicklime (CaO) is added and stirring is continued to mix the whole j well until the temperature remains constant. The trans-
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