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Procédé et dispositif pour le grillage de blendes de zinc et d'autres métaux sulfurés.
La présente invention a pour objet un nouveau procédé pour le grillage de blendes de zino, procédé permettant, moyennant @ l'utilisation des constations scientifiques faites par les pré- sents inventeurs dans le domaine du grillage des blendes, en évi- tant absolument les températures élevées de grillage (formation de ferrite, etc.) mais en évitant aussi ou en provoquant la forma tion de sulfate, de griller les blendes de zino d'une manière tellement favorable au point de vue éoonomique que d'une part le minerai obtenu est débarrassé du soufre de sulfure au point de pouvoir être envoyé au traitement métallurgique subséquent, immédiatement après l'opération de grillage et que d'autre part on obtient un air de grillage ayant une teneur,
en pour cent
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extrêmement favorable en gaz sulfurés. Comme on le sait, on a fréquemment essayé d'établir pour le procédé de grillage des blendes des principes ou des normes, mais ces règles n'étaient pas utilisables parce que les conditions de l'essai théorique sur lequel elles sont basses, n'étaient pas suffisamment rap- prochées de celles de l'exploitation industrielle en pratique.
Les différences entre les essais en petit et l'utilisation in- dustrielle sont souvent très grandes, (par exemple lors da la formation de chaleur) de sorte que les règles établies d'après des essais en petit ne sont pas toujours valables pour le fonc- tionnement en grand. On a par exemple prétendu que le sulfate résultant du grillage se laisse moins facilement décomposer lorsque la minerai est déposé en couche épaisse que lorsque la couche de minerai est mince. Ceci est tout-à-fait inexact, car en fait du sulfate de zino peut être décomposé aussi bien dans une couche épaisse de minerai que dans une couche mince, à condition de veiller seulement à ce que la couche épaisse de minerai soit traversée à fond par de l'air.
Il est inexact également de prétendre que l'on est dans les conditions les plus favorables lorsque la hauteur de la couche de minerai dans la chambre de grillage est à la hauteur (.L'air se trouvant au-dessus dans le rapport de 1 : 1. La hauteur de la couche de minerai et l'espace d'air nont en réalité rien de commun pour le développement de l'opération de grillage, car les fac- teurs déterminants à considérer en réalité sont tcut-à-fait autres.
La hauteur de la couche d'air est uniquement dans un rapport correspondant avec la vitesse du gaz tandis que la hauteur de la couche correspond à la vitesse de transport de la matière à griller, c'est-à-dire que plus est haute la cou- che d'air au-dessus du minerai, plus est minime, - si l'on sup- pose une même température de l'air - la vitesse des gaz pour une même quantité d'air envoyée) plus la couche de minerai est épaisse, plus le four doitmarcher lentement pour faire passer
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une quantité déterminée de minerai. Il
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Il en est de même pour la température de grillage. Pour obtenir une matière grillée exempte de sulfate, un système de four doit marcher à une allure plus chaude qu'un autre.
La suppression de la formation de sulfate n'est pas comme on l'a supposé généralement, simplement une question de température ni uniquement une question de hauteur da la couche mais dans une masure toute particulière une question de vitesse du gril- lage. Plus un minerai est grillé rapidement à fond, plus sa température peut être maintenue basse sans qu'on coure le dan- ger d'obtenir, lors du grillage, de grandes quantités de sul- fate de zinc, Il va de soi que le grillage des blendes sans formation de sulfate doit toujours de faire dans les limites de température dans lesquelles on décompose plus de sulfate de zinc qu'on n'en forme. Il faut toujours s'efforcer en princi- pe de griller le minerai à une température aussi basse que possible pour éviter toute agglomération par frittage.
Des éohauffements excessifs locaux dans le four doivent également être empêchés dans la mesure du possible. Il faut toujours coup ter sur le fait qu'aux endroits où le minerai est mis en mou- varient, la température du minerai tend facilement à devenir excessive parce qu'en ces endroits la réaction de grillage est plus intensive. Mais plus la température d'ensemble du four est maintenue basse,, plus sera minime ausi l'échauffement ex- cessif local le cas échéant. cest sur ces constatations qua sont basses la caractéristique essentielle et l'importance du nouveau procédé décrit ci-après.
Dans les fours à griller, l'air de grillage passe au-des- sus du minerai de telle façon que l'air n'est que peu en con- tact avec le minerai. Les gaz se meuvent le long du plafond, des soles de grillage et leur vitesse est minime pour ne pas refroidir le four par trop d'air et pour obtenir une teneur quelque peu utilisable en SO2 des gaz. Même en cas d'emploi des soles de grillage basses où les gaz ont en général un con- tact suffisant avec le minerai, il se produit toutefois des
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circonstances pertubatrices qui n'ont pas été envisagées plei- nement dans la pratique.
Dans les fours circulaires à moufles de faible hauteur, comportant plusieurs soles superposées, le milieu du four forma par exemple une résistance au passage du gaz,, vu que les conditions du tirage dasn un four de grillage ne sont jamais tellement favorables qu'elles permettent de fai- re passer par les seotions rétrécies n'importe quelles quanti- tés de gaz désirées.
Dans le premier cas! il y a donc trop peu de contact de l'air de grillage avec le minerai, et dans le second cas il se produit des résistances au passage dm gaz dans les sections ré- tréoies. Ces deux circonstances troublent le déroulement uni- forme de l'opération de grillage.
La solution du second système de four a déjà été essayée et découverte. Les brevets allemands Nos 419.308, 432,232 et 440.301 montrent des fours dans lesquels à l'endroit de l'in- version intérieure, on ajoute à l'air de grillage de l'air sup plémentaire froid pour rafraîchir d'une part l'air de grilla- ge et pour donner d'autre part aux gaz de grillage en cet en- droit une grande densité, ce qui assure le passage régulier.du gaz. Mais tandis que l'air supplémentaire ne procure aucun plein résultat dans les fours à moufles de grillage élevés, parce que les gaz de grillage ont trop peu de contact avec le minerai, il se produit dans le cas de moufles de grillage de faible hauteur un résultat complet.
Non seulement le passage du gaz est facili- té, mais l'air de grillage ainsi refroidi est en état d'accé lérer le grillage d'une manière inconnue jusqu'à présent. Con- trairement à ce qui se passe dans les fours à moufles élevés, l'air de grillage passe ici à cause de sa plus grande vitesse le long du minerai et sa force vive l'entraîne à l'intérieur du minerai. Sa pénétration provoque un grillage plus intense du minerai et cela d'autant plus que la force vive de l'air est plus grande et que la température de l'air supplémentaire est
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plus favorable ji;".ns le cas particulier envisagé.
Le minerai se
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trouvant à la température de grillage n'est pas refroidi par cet air relativement froid mais c'est précisément la basse tem- pérature de l'air et sa grande densité qui provoquent au contact du minerai et dans celui-ci oe grillage plus intense et qui pair mettent à l'air d'absorber facilement la chaleur de grillage prenant naissance et de la rendre sans effet nuisible pour le grillage approprie. Oest dans le fait qu'en cas d'emploi de grandes quantités d'air froid pour le grillage, ce dernier peut non seulement être maintenu mais mène être accéléré que gît le fond du problème du grillage spontané étendu de tous les mé- taux sulfurés.
Les brevets mentionnés plus haut représentent des fours dans lesquels l'air de grillage frais ainsi que l'air de grillage venant par le dessous, sont conduits avec une gran de vitesse et ure grande force vive contre la matière qui tombe et s'éboule. Ce soufflage de la matière de la surface peut être obtenu par les formes les plus diverses d'appareils de grillage et des moyens techniques.
On peut par exemple faire tourner des hélices au-dessus du minerai dans un four à moufle allongé, dans le but de refou- ler convenablement partout l'air de grillage qui baigne la ma- tière. Le mélange intime de minerai avec l'air est toujours obtenu alors à partir de la surface. L'air n'est plus ici con- duit au-dessus de la surface mais, ce qui est essentiel, il est introduit dans le minerai.
Le soufflage de la surface assure donc un grillage rapide en combinaison avec tous les avantages d'une température de grillage favorable.' La formation de sulfate est empêchée dans une plus forte mesure qu'antérieurement par la grande vitesse de grillage obtenue ainsi, et en outre la décomposition de sul- fates éventuellement existants est favorisée par le fait que le minerai est aéré à fond et que les produits de dissociation du sulfate de zino sont s ;parés dans le tas de rainerai/ de telle manière que les gaz SO2 sent évacuas le plus rapidement posai- ble du tas de minerai.
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La hauteur de la couche de minerai est importante égale- ment. Plus est grande l'action en profondeur du soufflage de la surface, plus peut et doit être épaisse la couche de minerai.
La hauteur de couche dépend encore en outre da la grosseur des grains et des propriétés physiques du Minerai à griller
Le grillage final est obtenu ioi également en cas de be- soin d'une manière connue par le chauffage de l'extrémité du four et le réchauffage de l'air de grillage ou par un souffla- ge dans le silo, et un grillade en deux parties sera toujours superflu.
Mais dans la même mesure que la pénétration du minerai par l'air venant du haut convient peur accélérer la réaction de grillage, décomposer le sulfate de zino ou empêcher la for- Ration de celui-ci, la formation de sulfate de zinc peut aussi être provoquée lorsqu'il règne dans le four des températures auxquelles on forme plus de sulfate de zinc qu'on n'en décompn se.
Comme on le sait, le grillade sulfatant est très diffi- cile et est réalisé actuellement en pratiqua aux dépens des gaz SO2 et du grillage sulfuré du minerai. Il peut au contrai- re être exécuté sans aucune difficulté à l'aide du nouveau pro- @ cédé lorsqu'on enlève de la chaleur des zones de récatin prin- ciplaes par exemple par le fait que l'on donne aux zones de réaction principales des surfaces de rayonnement suffisamment grandes et à action suffisante pour être en état d'éliminer de ces zones vers l'extérieur n'importe quelle quantité de chaleur
Le moufle de grillage de faible hauteur permet malgré cela encore une vitesse considérable des gaz dans le four, c'est-à- dire aussi un grillage rapide du minerai à de basses températu- res.
On n'est donc plus amené à régler la température aux dé- pens des gaz SO2 et du grillage dans le four et l'on obtient ainsi la formation désirée de sulfate dans une mesure élevée en comparaison de ce qui était obtenu antérieurement, comme consé- quence d'un meilleur effet/de contact des substances de contact
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existant dans le minerai grillé (Fe203, MgO, etc..) et de la teneur plus élevée en SO2 des gaz de grillage produits de cet- te manière.
Dans le cas de minerais complexes et de pyrites con- tenant du zinc, eto.. on peut alors par un règlage exact de la température v oulue, réaliser le grillage aussi de telle faon que par exemple le zinc se sulfatise et qu'on obtient par exem- ple.le fer en oxyde ferrique, et qu'on arrive ainsi à la possi- bilité de préparer à l'aide du grillage, par voie humide, des minerais complexes, des minerais mixtes etc... en séparant les sulfates solubles par lixiviation de la matière insoluble. Cet- te sulfatation du zinc peut finalement être achevée par le fait qu'après que le minerai venant du haut a été complètement grillé, on amène encore, sur l'avant-dernière sole à partir du bas, de la matière sulfurée exempte de zinc.
Il suffit également d'intro duire en cet endroit des sulfates facilement décomposables, ou bien on peut introduire aussi du sel de cuisine pour faire pas- ser le zino complètement à l'état de composés solubles, par un grillage chlorurant.
L'augmentation de la surface de rayonnement des zones de réaction principales peut par exemple être réalisée par le fait qu'entre les soles de grillagede la -zone de réaction prin oipale on intercale une sole morte, de telle manière que l'en fait tomber par exemple la minerai de la première sole directe- ment dans la troisième sole. L'intervale restant (la sole morte) est alors formé par le fond de la pronière sole de grillage et le.plafond de la troisième sole et il peut rester ouvert vers l'extérieur dans des limites quelconques. Il peut toutefois aussi être pourvu d'une enveloppe et être raccordé à une souffle rie.
L'évacuation de la chaleur de cet espace se fait à l'aide d'air qui est mis en mouvement par un tirage naturel ou arti- ficiel et elle dépend quantitativement de la quantité et d e la vitesse de l'air qui passe. L'air chaud venant de @ sole morte peut être employé économiquement pour favoriser le grillage final et comme air chaud pour le foyer ou bien il peut aussi
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être évalué dans l'atmosphère. Suivant les besoins et suivant
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les conditions physiques du minerai à griller, ces soles mortes peuvent être intercalées entre less soles de travail en des en- droits quelconques du four et, tout à fait suivant les besoins, elles peuvent être refroidies par de l'air froid ou réchauffées par de l'air chaud.
A la place des soles mortes, on peut naturel lement aussi créter des chambres d'air directement dans la ma- onnerie des soles et il est même réalisable, par suite de la possibilité étendue extraordinaire et jamais atteinte jusqu'à présent de réglage des températures des soles, de remplacer la maçonnerie de celles-ci par des plaques de fer. Grâce à la con- ductibilité calorifique favorable du fer, l'échange de chaleur entre la chambre d'air et le moufle de grillage est alors natu- rellement très favorable et il faut ajouter encore à celui-ci une série d'autres avantages comme par exemple une très faible hauteur du four même pour un plus grand nombre de soles.
On obtient ainsi un instrument de grillage qui, même en cas de grillage très intensif, permet dans toutes les soles un réglage complet de la température. Comme on l'a déjà mention né, la capacité de rayonnement de la sole morte dépend natu- rellement de sa matière dont elle est faite et de l'épaisseur de sa paroi et il est possible sans difficulté d'employer aussi comme plafond des soles de grillage où la réaction est plus in- tense, des plaques métalliques. Les trous de chute peuvent sys- tématiquement être faits en métal et il est même possible d'in- troduire de l'air de grillage dans le four par des trous pra- tiqués dans le plafond du moufle.
On peut se réserver de réa- liser le four dans chaque cas particulier suivant les besoins de la pratique et il va de soi qu'il est possible avec un sem- blable four, tout en grillant convenablement les minerais, de fabriquerai'air de grillage à haute teneur en SO2 sans courir le danger que des températures trop élevées prennent naissance et que la vitesse du grillage soit notablement diminuée.
- L'objet de la présente invention est représenté schémati-
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quement par un exemple de réalisation, sur le dessin annexé.
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Comme on le voit, le four choisi comme exemple de réalisa- tion est formé de six chambres de grillage 1 dont les soles 2 sont reliées ensemble par les ouvertures de chute 3 disposées , alternativement tau milieu et à la périphérie des soles. La ma- tière de grillage est remuée de la manière connue par des agita.. teurs qui se trouvent dans chaque chambre de grillage et elle est transportée ainsi lentement dans la direction des ouverturess de chute, c'est-à-dire alternativement de l'intérieur vers l'extérieur et de l'extérieur vers l'intérieur. Les ouvertures de chute 3 sont entourées par exemple d'une enveloppe en fonte sous la forme d'un court tronçon de tuyau.
A l'intérieur des soles on a disposé des chambres d'air 4 qui ne doivent toute- fois être aucunement reliées aux chambres de grillage mêmes. Ces chambres d'air sont reliées par des tuyaux 5 à la conduite de ventilateur 6 et possèdent des tuyaux de départ 7 par lesquels sort l'air qui a passé dans les chambres d'air. Les tuyaux 7 débouchent dans un collecteur 8 d'où suivant la position des vannes 9, 10 l'air peut être évacué à l'air libre ou bien, com le le montre le tuyau II en traits interrompus, être conduit dans le four conformément aux brevets de Balz. Il est à mention- ner encore que cette amenée d'air se produit dans les soles où la réaction est la plus forte.
L'air chaud sortant des chambres de refroidissement peut être introduit directement dans le silo 12 et produit en cet endroit une désulfuration supplémentaire du minerai qui a déjà passé dans le four, et il permet en outre la production, dans le four, d'une température finale favorable, sans chauffage intense du four. Dans la conduite 6 du ventilateur an a prévu des robinets à trois voies 13. au moyendesquels il est possible de raccorder les chambres d'air 4 à la conduite de ventilateur ou de les en détacher à volonté.L'air de refroiè- dissement peut aussi être conduit dans le four en circulant dans le même sens que leminerai, maisséparément de celui-ci, dans les chambres de refroidissement de haut en bas du four, et être ensuite utilisé de façon appropriée.
On peut obtenir de
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oette manière ef l'extrémité Au four de l'air de refroidissement
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'particulièrement chaud.
Pour plus de simplicité, dans l'exemple de réalisation représenté, les tubulures 5 sont toutes raccordées à une seule conduite de ventilateur. Il est évidemment possible également d'employer deux conduites de ventilateur différentes pour de l'air chaud et de l'air froid de sorte qu'on peut réaliser non seulement refroidissement des soles mais aussi un chauffage de celles-ci dans le cas où ce serait nécessaire en particulier dans les dernières soles.
Par suite-de la possibilité ainsi créée de régler la tem- pérature de chaque sole exactement cornue l'exige le grillage sulfatant ou non sulfatant, il est possible de faire au moyen de plaques métalliques les plaques minces 14 qui forment le plafond des différentes soles, et par suite de la bonne conduc- tibilité calorifique du métal on peut réaliser un échange de ohaleur extrêmement efficace entre la chambre d'air 4 et la chan bre de grillage 1 qui se trouve en-dessous.
L'objet de l'invention n'est pas limité à l'exemple de réalisation expliqué dans la description et représenté au des- sin, mais il embrassa toutes les autres formes de réalisation basées sur la même idée fondamentale de l'invention.
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