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"PERFECTIONNEMENTS APPORTES AU GRILLAGE DES MINERAIS OU MATIERES ANALOGUES,
Il est bien connu de griller les minerais sul- furés, arsenicaux, etc. et particulièrement la blende ou minerai sulfuré de zino par une opération en deux temps dont la première, généralement pratiquée dans un four à râblage méoanique abisse la teneur en soufre ou autre élément oombustible du minerai à un taux tel que la seconde opération, qui s'accomplit sur une grille à vent aspiré ou soufflé, soit praticable sans fusion préma- un turée du minerai occasionnée par/excès d'élévation de température, mais en produisant une désulfuration quasi totale du minerai aveo un léger frittage de la matière.
Il a été d'autre part proposé de griller les minerais sulfurés et analogues en projetant dans une enceinte, maintenue à haute température, le minerai fine- ment broyé et mis en suspension dans l'air et en l'y
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maintenant par divers artifices le temps nécessaire pour qu'il soit à peu près entièrement grillé.
L'inconvénient de la première méthode git dans les frais d'installation et d'exploitation requis par les deux opérations successives, avec refroidissement de la ma- tière entre les deux opérations. Celui de la seconde est de conduire à une matière imparfaitement désulfurée et se présentant sous forme d'une poudre fine convenant mal aux opérations métallurgiques ultérieures et, particulièrement, à la réduction au four à zinc, quand il s'agit de blende /grillée à réduire en la chauffant dans une cornue en mélange réductive avec une matière/telle que du charbon maigre.
L'objet de la présente invention est de réali- ser économiquement et efficacement le grillage et le frit- tage ou agglomération avec désulfuration totale des mine- rais sulfurés, arséniés ou autres et, plus particulièrement de la blende, en une seule opération.
Suivant la présente invention le minerai fin est mis en suspension dans de l'air ou du gaz, et est proje- té dans une chambre de combustion où il s'enflamme et grille et où il descend vers la fin de sa combustion sur une grille ou dispositif analogue à vent aspiré et/ou soufflé, de pré- férence mobile, sur laquelle la réaction de grillage s'achève en marne temps qu'il se produit un certain frittage.
Le minerai, broyé à un degré de finesse suffisant (ou reçu comme tel de la mine productrice) et éventuelle- ment séché et même préchauffé, de préférence au moyen de la chaleur des Gaz provenant de sa combustion même, est mis en suspension dans de l'air, de préférence préchauffé et est projeté par le courant d'air au moyen d'un ou de plusieurs brûleurs ou injecteurs dans une chambre de combustion construite en matériaux réfraotaires au feu et maintenue par la réaction elle-même, à une température-convenable
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qui sera, par exemple, pour de la blende, de l'ordre de
750 à. 1000 C. Le minerai, finement divisé s'enflamme aussitôt et grille rapidement en suivant une trajectoire quelconque mais combinée de façon à ce que vers la fin de sa combustion, les grains viennent se poser sur une grille à.
vent aspiré et/ou soufflé, de préférence mobile et formant chaîne continue ou sans fin, laquelle cons- titue le fond de la chambre de combustion. La réaction stachève sur cette grille et est poussée jusqu'au frittage, soit par simple aspiration de vent à travers la grille, soit si le minerai est encore trop riche en soufre par / soufflage pour éliminer l'excédent de soufre en main- encore 7 tenant @ le minerai/plus ou moins en suspension pour éviter la fusion prématurée, puis en faisant suivre immédiatement le soufflage d'une aspiration qui fixe leminerai sur la grille et l'agglomère en aohevant de le désulfurer. Dans le cas du soufflage, l'air soufflé sera suivant le cas, chaud ou froid et pourra même être du gaz chaud, plus ou moins riche, emprunté à la chambre de combustion.
Dans le cas de l'aspiration, le gaz aspiré provient directement de la partie inférieure de la chambre, laquelle est pourvue d'une ou plusieurs séries d'entrées d'air que l'on alimentera à volonté en air froid et en air chaud, suivant l'allure que prend la réaction sur la grille. Par exemple, si l'ignition se fait mal sur la grille parce que les grains arrivent trop froids en ce point de la chambre, on admettra du vent chaud et réciproquement. De même, on agira sur la quantité d'air admise pour régler la teneur en soufre du minerai au moment où il atteint la grille.
La deuxième opération, celle de l'aspiration, peut d'ailleurs se passer, dans le cas de la grille mobi- le, dans la partie de la chaine au-delà, de la chambre de
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combustion et, pour le cas où la matière serait trop fortement refroidie ou désulfurée, on peut même prévoir un brûleur chargé de la réallumer ou de'la réohauffer.
De même dans lapartie de la chaîne située avant la chambre de combustion, on peut prévoir une tré- mie permettant de garnir la grille mobile de morceaux d' agglomérés calibrés, de façon à former un lit poreux sur lequel viendra se déposer le minerai fin et on peut même prévoir un autre brûleur destiné à chauffer ce lit ou même à allumer un peu de combustible placé sur ce lit et destiné le porter à l'incandescence si ceci est jugé nécessaire pour une bonne désulfuration du minerai ensuite sur ,qui viendra se poser amorce lit pour y achever sa réaction.
Le gaz aspiré à travers le minerai et la grille, aussi-bien sous la chambre de combustion qu'au-delà de cette chambre, pourra être renvoyé dans la chambre de com- bustion à un niveau convenable. Il pourra aussi être employé avantageusement, s'il est pauvre en SO2 et suffi- samment chaud, comme gaz d'allumage transportant le minerai en suspension dans la chambra de combustion.
Pour régler la combustion des grains avant leur arrivée sur la grille, on réglera les quantités d'air respectivement employées pour injecter le minerai et intro- duites dans la chambre de combustion au différentes hauteurs. On réglera également leur température et celle du minerai injecté. En règle générale, sauf pour les minerais exceptionnellement humides, on obtiendra le séchage et préohauffage du minerai ainsi que le ohauffage ùe l'air en utilisant la chaleur du gaz qui quitte la chambre de combustion.
Ces gaz la quittent vers 700 900 C et sont ensuite refroidis et partiellement dépous- siérés dans une chambre à poussières, dont le ciel peut peuvent servir de séchoir à minerai et dont les parois/servir
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de récupérateur de chaleur pour la production de vent chaud, à moins qu'on ne préfère utiliser un jeu de tuyeux en fonte à placer dans les gaz. ou tout autre dispositif commu
De la chambre à poussières, les gaz refroidis vers 400 et 500 par exemple, se rendent dans un dépous- siéreur tel qu'un filtre électrique genre Cottrell puis de là, au dispositif de fabrication d'acide sulfurique ou à tout autre dispositif d'utilisation.
Les poussières déposées dans la chambre à poussières et éventuellement celles déposées dans le filtre électrique et 'lont la composition justifie le retraitement seront, soit traitées à part, soit mélangées avec du minerai frais pour être renvoyées dans la chambre de combustion.
Les figures 1, 2 et 3 ci-jointes, représentent, à titre d'exemple, un cas d'application de l'invention déorite oi-avant, dans lequel il s'agit plus particulière- ment de la désulfuration et de l'agglomération des mine- rais sulfurés de zinc, ou blendes.
La figure 1, représente une vue en élévation,
La figure 2, une coupe transversale en élévation et la figure 3 une vue en plan de l'appareil.
Dans ces figures 1 représente une chambre de combustion construite en ma- tériaux résistant à la température de service et qui pourra varier entre 700 et 1100 C. Cette chambre de combustion est supportée à une hauteur convenable au-dessus du sol, par une charpente appropriée, figurée sohématiquemento 2 (fig.2) est l'orifice d'évacuation des gaz produits par la combustion de la blonde.
3 (fig.3) sont les différents brûleurs figurés schématique- ment et au nombre de 4, amenant dans cette chambre de combustion, la blende en suspension dans le courant d'air, de nombre pouvant d'ailleurs varier suivant la disposition
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et les dimensions de la chambre de combustion et sui:. vant le tonnage traité.
4 sont des collecteurs communiquant avec la chambre de combustion par une série d'ouvertures (fig. 2) disposées à différents niveaux et permettant d'injecter dans la chambre de combustion, soit de l'air froid, soit de l'air chaud, soit du gaz de grillage plus ou moins pauvre, également froid ou chaud.
5 est la chaine sans fin constituée par les chariots d'un appareil analogue à celui connu dans la littérature,technique sous le nom d'appareil Dwight-Lloyd, et qui est disposée de telle façon que ses chariots, en passant sous la chambre de combustion, forment une grille mobile servant de fond à la dite chambre.
6 sont les boites d'aspiration ou de soufflage faisant partie du dit appareil et qui permettent, au moyen d'un ventilateur ou autre dispositif approprié, de faire passer à travers la grille et la matière qui garnit cette grille, un courant d'air ou de gaz allant de bas en haut ou de haut en bas.
7 (fig.l) est une trémie permettant de garnir la grille de morceaux de matière calibrés à dimension con- venable pour constituer un lit poreux, apte à recevoir la matière fine à travers laquelle on se propose de faire passer le courant gazeux.
8 et 9 (représentés iniquement sur la fig.l et omis volontairement sur la fig.3) sont des brûleurs à coke, huile lourde, goudron, gaz ou analogue, capables d' allumer ou de réchauffer la matière déposée sur le lit poreux mentionné ci-(-avant.
10 est la roue motrice déterminant la transla- tion des chariots formant grille mobile.
11 est l'extrémité de déversement des dits chariots.
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12 est une trémie destinée à recevoir la blonde qu'on se propose de traiter.
13 est une vis doseuse et d'alimentation, qui amène la blende dans les tuyaux d'aspiration 14 d'un ven- tilateur.
15 est un ventilateur, ou désintégrateur, ou aéro-broyeur qui mélange l'air et la blende en achevant éventuellement de désagréger cette dernière et refoule ensuite l'air et la blende en suspension par le tuyau 16 alimentant les différents brûleurs 3.
17 est un ventilateur soufflant raccordé, par des tuyauteries pourvues de régistres, avec les différen- tes boites 6 et permettant de souffler de l'air ou un gaz quelconque dans ces boîtes et, per suite, à travers la couche de matière qui garnit la grille.
18 est un ventilateur analogue capable de souffler de l'air dans les collecteurs 4.
19 est un ventilateur aspirant sur les boîtes 6 et refoulant le gaz ainsi obtenu dans les collecteurs 4 ou éventuellement, contrairement à ce qui est figuré à la fig.l, vers un point d'utilisation quelconque.
L'appareil fonctionne comme suit : La blende fine, éventuellement broyée, séchée et mène pré- chauffée, de préférence en utilisant la chaleur des gaz s'échappant de la chambre de combustion, par un moyen quelconque, non figuré, est chargée dans la trémie 12 et débitée par la vis doseuse 13 en quantité convenable dans le tuyau d'alimentation 14 de l'appareil 15, chargé de la mettre en suspension dans l'air ou le gaz amené par le tuyau 14 en quantité convenable, et réglé au moyen d'un régistre ou dispositif analogue.
L'appareil 15 est, soit un ventilateur, soit un désintégrateur, soit un aéro-broyeur ou tout autre appareil @
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capable de mélanger la blende avec l'air, tout en séparant soigneusement toutes les particules qui auraient tendance d'adhérer les unes au autres. La plupart des appareils utilisés pour le charbon pulvérisé peuvent convenir. On amènera à cet appareil, par le tuyau 14, de l'air, de préférence préchauffé, ou même du gaz de grillage chaud, suffisamment pauvre en SO2, tel que celui qui pourrait être fourni par le ventilateur 19 par exemple. La suspen- sion de blende dans l'air ou le gaz est refoulée par 1' appareil 15 à travers le tuyau 16, vers les différents brûleurs 3 prévus sur la chambre de combustion.
Grâce à sa siccité et à la température de l'air qui la véhicule, la blende s'enflamme dès son arrivée dans la chambre de combustion, maintenue à température convenable par la réaction elle-même.
Les gaz de grillage s'élèvent vers la voûte, accompagnés d'ailleurs par l'air ou le gaz injecté au moyen des collecteurs 4, et se rendent par le conduit 2 vers les dispositifs de récupération de chaleur utilisés comme dit ci-avant, soit pour sécher et préchauffer la blende, soit pour préchauffer l'air ou le gaz destiné à la réaction, puis entrent dans un dispositif de dépoussiérage approprié, tel qu'un Cottrell, et ensuite ilssont dirigés vers les appareils de fabrication d'acide sulfurique, ou tout autre dispositif d'utilisation.
Les petites particules de blende descendent lente- ment dans l'atmosphère de la chambre de combustion, tout en continuant à brûler. On aura d'ailleurs soin de propor- tionner la section de la chambre, la quantité d'air ou de gaz insufflée et la finesse de la blende pour que la vitesse descendante des particules de blende dans le courant ascen- dant de gaz soit suffisamment faible pour donner à la blende le temps nécessaire à sa désulfuration au degré dé- siré.
L'air et le gaz total sont distribués dans la chambre
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de combustion en quantité convenable par les collecteurs 4 et les orifices correspondants de façon à former avec l'air ou le gaz ayant servi à insuffler la blende, la quantité totale requise pour maintenir une bonne combustion, tout en obtenant un gaz à teneur convenable en SO2 pour l'utilisation qu'on se propose d'en faire. La température aux différents points de la chambre de combustion est réglée en agissant à volonté sur les quantités, la composition et la température du gaz ou de l'air injecté à travers les bruiteurs 3 et à travers les orifices correspondant aux collecteurs 4.
A la fin de sa chute, la blende vient se déposer sur la grille des chariots formant grille mobile en-dessous de la chambre de combustion ou sur le lit de matière calibrée dont on a garni les barreaux de grille de façon à former un lit poreux facilitant la distribution de l'air à travers la couche de blende.
On règle alors le soufflage d'air à travers les pre- mières bottes rencontrées par les chriots formant grille mobile dans le sens de leur déplacement indiqué par une flèche, de façon à compléter la désulfuration de cette blende, tout en. la maintenant en suspension ou semi-suspension sans lui permettre de se déposer en couche stable et tassée sur la grille mobile, ceci afin dtaviter toute fusion prématurée, lorsque la teneur en soufre est encore trop élevée.
En effet, grâce au courant d'air soufflé à travers la grille les particules de minerai qui tendent à se déposer sur la grille sont renvoyées en l'air, puis le courant d'air les trans- porte vers le haut perdant très rapidement sa vitesse par suite de la section de passage plus grande qui lui est, offerte par la chambre de combustion; les particules de minerai retombent à nouveau vers la grille pour aussitôt arriver dans le voisinage immédiat de cette dernière et être saisies à nouveau par le cou- rant gazeux rapide et recommencer le même cycle.
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Une fois la désulfuration suffisamment avancéepour qu'on n'ait plus à craindre, en procédant par espiration, une fusion trop prononcée et prématurée de la matière, on actionnalors sur les boites suivan- tes, le ventilateur aspirant, de façon à terminer la réaction de désulfuration totale tout en frittant suf- fisamment la matière pour lui faire perdre son état physique de poussière fine, sans toutefois la fondre.
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Au cas où cette dernière opération par aspiration devrait se faire au-delà de la chambre de combustion, parce qu' un mauvais réglage de la dite chambre aurait permis à de la blende encore trop riche en S de se déposer sur la grille mobile et aurait exigé un soufflage plus prolongé, il est prévu des boites d'aspiration aupplémentaires au-delà de la chambre de combustion. Il est prévu de même, un dispositif d'allumage ou de chauffage 9, capable de remédier au contraire, à une désulfuration trop prononcée de la matière avant qu'elle n'arrive aux boîtes sous aspiration, désulfuration trop prononcée qui aurait comme conséquence de ne pas permettre à l'aspiration de produire le frittage désiré.
Dans ce cas, le brûleur 9 fournirait l'appoint de oalories voulu, appoint que l'on pourrait aussi, mais ceci n'est pas figuré dans les dessins annexés, fournir conjointement en déposant à la surface de blonde, à sa sortie de la chambre de combustion une mince couche de combustible de fable valeur, tel que le charbon que 1' on récupère dans les laveries de résidus de fours à zinc.
Il est de même possible, dans le cas où le pre- mier stade d'achèvement de désulfuration sur grille de la blende, c'est-à-dire le stade de soufflage, ne donnerait pas une action suffisamment énergique, d'augmenter cette aotion en injectant dans l'air de soufflage destiné à ces boîtes, soit du charbon pulvérisé, soit un combustible liquide ou gazeux quelconque qui, en s'enflammant au con- tact de la blende incandescente qui se dépose continuel- lement sur la grille, aotiverait la réaction. Une faible proportion de CO2 dans les gaz de grillage est, en effet, sans inconvénient notable pour certaines utilisations de ces gaz.
On peut, de même, activer la réaction du souf- flage en prévoyant un brûleur 8, chargé de chauffer au rouge la couche de matière en morceaux calibres,, déposée,,
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sur la grille par la trémie 7 et on peut aocroitre cette action en même temps qu'on la rend plus éoonomique en utilisait un mélange ou un dépôt sur cette matière oali- brée, d'un combustible bon marohé tel que le charbon de laverie, mentionné ci-avant.
Il y a lieu de remarquer que, de toute façon, une partie de la matière très fine, mise eh suspension dans les gaz, sera entraînée avec eux et se déposera plus loin dans les récupérateurs, filtres électriques (Cottrell) etc.
Cette matière peut purement et simplement être renvoyée en circuit avec la blende crue alimentée dans la trémie 12.
Elle peut également, soit telle quelle, soit après gra- nulation ou nodulisation, être rechargée par une trémie supplémentaire, non figurée, sur la couche de morceaux calibrés garnissant la grille mobile, de façon être dé- sulfurée par l'action des gaz incandescents provenant de la chambre de combustion et de la couche de blende incan- descente qui se déposera sur elle dans la chambre de com- bustion.
Il va de soi qu'on peut également traiter oes matières séparément, par un procédé connu, tel que, par exemple, le procédé repris par le brevet belge antérieur N 339.030 du 26/1/27 mais qui pourrait parfaitement s' accomplir sur le même appareil Dwight, par exemple en pré- voyant en-dessous de la grille mobile et avant son entrée sous la chambre de combustion, des boites d'aspiration permettant de désulfurer cette matière allumée par le brûleur 8, avant qu'elle n'arrive en-dessous de la cham- bre de combustion.
Le gaz provenant du soufflage à travers les premières trémies est évacué automatiquement à travers la chambre de combustion où. son oxygène achève d'ailleurs de se combiner avec la blende. Les gaz, généralement pauvres, aspirés à travers les trémies sous aspiration, peuvent être
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utilisés au lieu d'air chaud, en n'importe quel point de l'appareil, c'est-à-dire qu'ils peuvent être soufflas dans les trémies 6 marchant en soufflage ou dans n'importe lequel des collecteurs 4, qui alimentent la chambre de combustion en air. Ils peuvent également, parce que chauds, 'convenir pour mettre la blende en suspension et faciliter son allumage.
Normalement, la chambre de combustion sera main- tenue sous unttrès légère dépression à sa partie inférieure, grâce à l'aotion dds dispositifs aspirant les gaz de gril- lage vers les points d'utilisation. Ceci permet de se con- tenter d'une étanchéité très approximative pour le joint entre la chambre de combustion et la grille mobile. Il va de soi que l'on peut également se dispenser de souffler l'air supplémentaire par les collecteurs 4 et se borner à laisser l'air extérieur entrer dans la chambre de combus- tion par des orifices judicieusement disposés, sous l'ac- tion de la dépression modérée qui règne dans la dite chambre.
Il y a lieu de remarquer que la difficulté que l'on rencontre généralement pour désulfurer à fond de la blende fine prégrillée sur un Dwight Lloyd, provient du manque de porosité de la dite matière, que l'on doit corriger par un artifice quelconque, par exemple, tel que revendiqué dans le brevet belge antérieur ? 339.030 du 26/1/27 et que, d'autre part, il n'est pas économique d'arriver au même résultat en diminuant l'épaisseur de la couche au-delà de oertaines limites parce que les frais d'allumage deviendraient excessifs..
Ces inconvénients sont évités dans le présent appareil, l'allumage n'étant en général pas nécessaire, puisque la blende de la chambre de combustion tombe sur la grille à l'état incandescent et, par suite, on peut limiter l'épaisseur de la couche autant que désirable en augmentant la vitesse de translation de
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la grille mobile pour un même débit de blende. D'autre part, il y a lieu de remarquer que la blende se dépose progressivement sur la grille au fur et à mesure de la progression des chariots sous la chambre de combustion, ce qui permet à une partie de la couche, de se désulfu- rer sous épaisseur très mince, avant que son épaisseur totale ne soit formée.
Enfin, il est possible de con- 'duire l'opération de soufflage de telle façon que la dé- sulfuration/s'accomplit dans la matière maintenue en suspension dans la zone immédiatement au-dessus de la grille amène les grains très petits de blende à une température telle que, en s'entredioquant dans les gaz ils se soudent les uns aux autres et retombent alors dé- finitivement sur la grille, grce à leur grosseur accrue, ce qui donne alors à la matière la perméabilité suffi- sante pour achever commodément la désulfuration et le frittage par aspiration.
Dans les cas extrêmes, où l'on souffrirait néanmoins de manque de porosité, rien ne s' au moyen de l'air supplémentaire pu par un moyenmécanique opposerait oe que l'on injecte/au niveau inférieur de la chambre à poussières, une matière combustible en pou- dre, telle que par exemple, du charbon maigre, de 1' la anthracite, du coke, de/sciure de bois, etc.;ou une substance en grains plus gros, apte ou non à se décompo- ser telle que par exemple du sulfate de zinc en grains, de la blende déjà supergrillée en grains d'un calibre suf- fisant, etc. pour que ces matières en se déposant sur la grille en même temps que la blende de la chambre de oom- bustion, produisent artificiellement la porosité voulue pour obtenir le résultat désiré.
Il va de soi qu'on peut également utiliser l'action propre de ces matières dans la zone inférieure de la chambre de combustion telle que 1' action réohauffante du charbon ou refroidissante du ZnSO4.
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Enfin si le calibre des grains ou morceaux de matière à introduire dans la chambre de combustion est assez conséquent on utilisera avantageusement un dispo- sitif d'introduction mécanique installé sur le ciel de la chambre de combustion, de façon à ce que ces grains tombent et viennent par leur poids propre se déposer sur la grille, en mélange avec le minerai fin.
Revendications et Résumé.
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1. Procédé de grillage de minerais et/ou matières ana- logues qui consiste en ce que le minerai fin est mis en suspension dans de l'air ou du gaz, et est projeté dans une chambre de combustion où il s'enflamme et grille et où il se dépose vers la fin de sa combustion sur une grille ou dispositif analogue à vent aspiré et/ou soufflé sur laquelle la réaction de grillage s'achève en marne temps qu'il se produit un certain frittage,
2. Procédé tel que revendiqué sous 1, dans lequel 1' achèvement du grillage du minerai préalalblement porté à l'incandescence, est obtenu en le maintenant en semi- suspension au-dessus d'une grille à vent soufflé,
3.
Procédé tel que revendiqué sous 1 ou 2, dans lequel l'achèvement du grillage du minerai préalablement porté à l'incandescence et son frittage subséquent sont obtenus par des opérations successives de soufflage et d'aspira- tion à travers une grille.
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