BE1005050A6 - Procede de valorisation des minerais de fer pyritiques. - Google Patents

Abstract

Procédé de valorisation des minerais de fer pyritiques, dans lequel on convertit la pyrite (FeS2) en pyrrhotite (Fe8S9), puis on fait réagir la pyrrhotite avec une solution conenant des ions de fer ferrique (Fe3+) pour réduire ceux-ci en fer ferreux (Fe2+). On réalise cette conversion en opérant une décomposition thermique de la pyrite et en extrayant la pyrrhotite par séparationmatnétique. De préférence,on utilise la solution de fer ferreux comme électrolyte dans une opération de formation d'une mince feuille de fer par dépôt électrolytique sur un substrat mobile.

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Procédé de valorisation des minerais de fer   pvritiques.   



  La présente invention concerne un procédé de valorisation des minerais de fer pyritiques. 



  On sait que les pyrites sont des minerais de fer qui sont essentiellement constitués de sulfure de fer du type   FeS.   En moyenne, leur teneur en soufre est d'environ 45-50 % et leur teneur en fer est d'environ 40- 45   %.   Pendant très longtemps, ces minerais ont constitué la source presqu'exclusive du soufre utilisé pour la fabrication de l'acide sulfurique. 



  Au cours des dernières années cependant, cette utilisation s'est fortement réduite, au profit d'une autre matière première, dont l'exploitation est moins coûteuse et pose moins de problèmes de déchets. 



  De ce fait, l'industrie est à la recherche de nouveaux procédés de valorisation des composants de ces minerais, en particulier du fer et du soufre, qui sont disponibles en quantités importantes. 



  La présente invention a précisément pour objet un procédé de valorisation de ces minerais, et plus particulièrement du fer qu'ils contiennent, dans des conditions économiques intéressantes à l'échelle industrielle. Cette invention est essentiellement basée sur une séquence de réactions chimiques qui, combinées de manière appropriée, permettent de produire une solution utilisable pour diverses applications. Une application préférée de cette solution sera également décrite dans le cadre de l'invention. 



  Conformément à la présente invention, un procédé de valorisation des minerais de fer pyritiques est caractérisé en ce que l'on convertit la pyrite (FeS2) en pyrrhotite (formule moyenne   Fe8S9)   et en ce que l'on fait réagir ladite pyrrhotite avec une solution contenant des ions de fer ferrique (Fe3+) pour réduire ceux-ci en fer ferreux   (Fez+).   

 <Desc/Clms Page number 2> 

 



  Dans une mise en oeuvre particulière du procédé de l'invention, on soumet le minerai pyritique à une décomposition thermique, on recueille une matte de fer, on refroidit rapidement ladite matte de fer, on la broie et on la soumet à une séparation magnétique, pour en extraire le composant magnétique qui est la pyrrhotite. 



  La décomposition thermique de la pyrite est effectuée de préférence sous une atmosphère neutre, en particulier d'azote, pour éviter l'oxydation des composants du minerai. 



  Selon une caractéristique du procédé de l'invention, on fait réagir la pyrrhotite avec une solution de chlorure ferrique et, éventuellement après une étape de purification, on recueille une solution constituéeessentiellement de chlorure ferreux. 



  Cette dernière solution peut être utilisée dans différents types   d'appli-   cations. Il sera fait référence ci-dessous, de manière détaillée, à l'une de ces applications qui présente actuellement un intérêt particulier. Il s'agit de la régénération d'une solution destinée à la fabrication d'une mince feuille de fer continue par dépôt électrolytique sur un substrat mobile. 



  Il est bien connu que l'on réalise ce dépôt de préférence à partir d'une solution de chlorure ferreux. Celle-ci présente d'une part une faible résistivité, qui réduit les pertes ohmiques dans l'électrolyte, et d'autre part une solubilité élevée, qui permet d'opérer à des températures élevées et avec de hautes densités de courant. 



  Cette opération de dépôt électrolytique se combine de façon particulièrement intéressante avec le procédé qui vient d'être décrit, parce qu'elle provoque à l'anode insoluble un enrichissement de l'électrolyte en fer ferrique. La   portion "usée" de l'électrolyte,   c'est-à-dire la portion riche en fer ferrique, peut alors être régénérée au moyen de la pyrrhotite, comme cela a été exposé plus haut. 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 Toutes les opérations précitées, à savoir la transformation de la pyrite en pyrrhotite, la régénération d'une solution d'électrolyse au moyen de la pyrrhotite et le dépôt électrolytique de fer, peuvent bien entendu être effectuées en continu. 



  On va maintenant décrire en détail un exemple de mise en oeuvre du procédé de l'invention, en faisant référence à la variante préférée qui la régénération d'une solution destinée au dépôt électrolytique de fer. Cette description sera illustrée par les dessins annexés, dans lesquels la 
 EMI3.1 
 Fig. 1 montre le processus de transformation de la pyrite en pyrrhotite ; la Fig. 2 présente les opérations de régénération d'une solution électroly- tique de chlorure ferreux ; et la, Fig. 3 montre une cellule d'électroformage raccordée au circuit de régé- nération de la Fig. 2, ainsi que diverses opérations auxquelles la feuille de fer extra-mince peut être soumise. 



  Il va de soi que ces figures sont des représentations schématiques dans lesquelles on n'a reproduit, de façon simplifiée, que les éléments strictement nécessaires à la compréhension de l'invention. 



  La Fig. 1 illustre la première étape du procédé de l'invention, au cours de laquelle la pyrite est transformée en pyrrhotite, sous une forme utilisable pour les opérations ultérieures. 



  L'installation utilisée comporte essentiellement un four de décomposition thermique 1, un refroidisseur 2 avec des moyens 3 pour récupérer la vapeur dégagée, une cuve 4 avec un bain de trempe 5 et un agitateur 6, un broyeur 7 et un séparateur magnétique 8. 



  L'opération se déroule de la manière suivante. 



  Le minerai pyritique est introduit dans le four 1 où il est chauffé, de préférence sous une atmosphère d'azote. Lorsqu'il a atteint la température requise, de l'ordre de 550 à   750. C,   on en extrait le soufre à   l'état   liquide, ainsi que l'arsenic. La pyrite quitte le four de décomposition 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 1 sous la forme d'une matte chaude, que l'on refroidit ensuite dans un refroidisseur 2. Ce refroidissement provoque un dégagement de vapeur, que l'on récupère en 3. La matte est ensuite plongée dans une cuve 4 contenant un bain de trempe 5 et un agitateur 6, où elle subit un second refroidissement et une fragmentation grossière. Elle est alors broyée, par exemple un broyeur à boulets 7, puis elle est envoyée dans un séparateur magnétique 8.

   La pyrrhotite, qui est magnétique, est recueillie en 9 tandis que la gangue est évacuée en 10. 



  La pyrrhotite 9 se trouve sous une forme concentrée, finement divisée et elle ne contient pas d'eau. Elle est utilisable immédiatement pour la régénération d'une solution de chlorure ferreux, suivant la deuxième étape du procédé de l'invention. 



  Cette deuxième étape est schématisée dans la Fig. 2, dans le cadre de l'utilisation de la solution de chlorure ferreux comme électrolyte pour 
 EMI4.1 
 le dépôt d'une feuille de fer extra-mince. 



  } Les concentrés de pyrrhotite 9, constitués essentiellement de Feast, sont mis en contact avec une solution de chlorure ferrique (FeC13 > dans un ou plusieurs réacteurs Il équipés d'agitateurs 12. Il se produit dans ces réacteurs une réaction de réduction du fer qui s'écrit : 
 EMI4.2 
 La solution est donc enrichie en chlorure ferreux, donc en ions Fe2+, et il se forme un précipité de soufre, que l'on extrait dans un filtre 13, par exemple un filtre-presse. La liqueur résultante est ensuite épurée dans un purificateur 14 où l'on élimine les métaux non ferreux résiduels, tels que le cuivre, le zinc et le plomb provenant du minerai pyritique initial. On obtient ainsi une solution riche en ions   Fe2+ et   pauvre en ions Fe3+, que l'on recueille dans un réservoir 15. 



  Le réservoir 15 est raccordé à un appareil d'utilisation de la solution de chlorure ferreux, qui est ici schématisé par un électroformeur 16. Celui-ci sera décrit davantage plus loin. On indiquera simplement ici que l'appareil d'utilisation est alimenté en chlorure ferreux à partir du 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 réservoir 15 et qu'il renvoie à ce réservoir 15 une solution usée riche en chlorure ferrique. 



  De ce fait, la solution contenue dans le réservoir 15 présente des te- 
 EMI5.1 
 neurs en Fe2+ et en Fe3+ qui sont comprises entre celles des solutions provenant respectivement du purificateur 14 et de l'appareil d'utilisation 16. 



  Le réservoir 15 est également raccordé à un réacteur 17, qui peut être le premier d'une série de réacteurs 17, lequel reçoit par ailleurs le filtrat provenant du filtre 13. La solution résultante est traitée dans une cuve 18, où   l'on   extrait le soufre résiduel qui est ensuite purifié. Finalement, la solution est renvoyée aux réacteurs   11,   avec une éventuelle addition d'eau de rinçage en 19, pour être recyclée dans le circuit de régénération. 



  De plus, le réservoir 15 peut être raccordé à un réacteur 20, dans lequel on régénère la solution de FeC12 en faisant réagir le FeC13 avec des ferrailles. De manière connue en soi et non représentée, il peut être prévu d'ajouter une quantité de   HC1   d'appoint dans le réacteur 20. 



  La Fig. 3 représente schématiquement un électroformeur 16, c'est-à-dire une cellule d'électrolyse destinée à la production d'une feuille de fer extra-mince par dépôt électrolytique à partir d'une solution de chlorure ferreux   Fecal2.   



  La cellule 16 schématisée dans la Fig. 3 comporte deux cathodes rotatives 21, placées en série pour assurer l'épaisseur requise du dépôt de fer. La feuille de fer 22 est détachée de la seconde cathode 21, et elle est de préférence introduite dans un four 23 où elle subit un traitement thermique continu. Après le traitement thermique dans le four 23, ou immédiatement après   l'électroformeur   20, la feuille de fer est revêtue dans une installation conventionnelle 24 puis bobinée en 25.

   Finalement, la feuille de fer peut être refendue à la largeur désirée et inspectée par des moyens conventionnels 26. 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 D'une manière générale, le procédé de l'invention permet d'utiliser les minerais de fer pyritiques, qui sont abondants et peu coûteux, pour la production et/ou la régénération de solutions de chlorure ferreux. La méthode proposée est particulièrement intéressante parce qu'elle produit, à un stade intermédiaire une pyrrhotite concentrée finement divisée et anhydre qui peut être utilisée immédiatement. De plus, elle produit du soufre peu coûteux, qui peut être utilisé pour la fabrication de l'acide sulfurique notamment. 



  Le procédé de l'invention est tout particulièrement intéressant lorsque l'on met en oeuvre la variante préférée qui a été décrite plus haut. Dans ce cas, il permet de fabriquer une feuille de fer extra-mince, de manière continue et directement à partir du minerai de fer. Ces opérations nes'accompagnent d'aucun dégagement de CO2, ce qui constitue une contribution positive à la lutte contre la pollution atmosphérique et à la diminution de l'effet de serre.

Claims (6)

1. REVENDICATIONS 1. Procédé de valorisation des minerais de fer pyritiques, caractérisé en ce que l'on convertit la pyrite (FeS) en pyrrhotite (Fe8SS) et en ce que l'on fait réagir ladite pyrrhotite avec une solution contenant des ions de fer ferrique (fie3') pour réduire ceux-ci en fer ferreux (Fe).
2. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on opère une décomposition thermique de la pyrite, en ce que l'on recueille une. matte ferreuse, en ce que l'on refroidit ladite matte, en ce qu'on la broie et en ce qu'on la soumet à une séparation magnétique pour sépa- rer le composant magnétique, à savoir la pyrrhotite, et la gangue.
3. 3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'on opère ladite décomposition thermique sous une atmosphère neutre, de préfé- rence une atmosphère d'azote.
4. 4. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on fait réagir ladite pyrrhotite avec une solution présen- tant une teneur élevée en chlorure ferrique et en ce que l'on produit une solution présentant une teneur élevée en chlorure ferreux.
5. 5. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on utilise ladite solution de fer ferreux comme électroly- te dans une opération de formation d'une mince feuille de fer par dépôt électrolytique. <Desc/Clms Page number 8>
6. 6. Procédé de fabrication d'une mince feuille de fer à partir de minerais de fer pyritiques, caractérisé en ce que l'on opère une décomposition thermique desdits minerais pyritiques pour former une matte, en ce que l'on refroidit et on broie ladite matte, en ce que l'on en extrait, par séparation magnétique, une pyrrhotite concentrée que l'on fait réagir avec une solution présentant une teneur élevée en ions Fe3+ pour produire une solution présentant une teneur élevée en ions Fe2+, en ce que l'on effectue le dépôt électrolytique de fer sur un substrat mobi- le, à partir de ladite solution présentant une teneur élevée en ions Fe2+ et en ce que l'on sépare dudit substrat une mince feuille de fer constituée par ledit dépôt électrolytique de fer.