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Procédé de grillage de pyrites ou de sulfure de fer.
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Dans le grillage des pyrites (FeS2) on élimine l'atome de soufre instable à une température relativement basse, et on peut faire réagir le sulfure de fer résiduel (FeS) avec de l'air (oxygène) de manière à en obtenir un gaz contenant de l'anhydride sulfureux et un produit solide con- sistant essentiellement en oxyde de fer, à relativement fai- ble teneur en soufre. Au cours de cette réaction exothermi- que, spécialement lorsqu'il s'agit d'obtenir un gaz riche en anhydride sulfureux, il se peut que la température devienne si élevée que le sulfure de fer commence à entrer en fusion, ce qui a pour résultat d'empécher une réaction complète, de diminuer la valeur de l'oxyde de fer et de rendre difficile le
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détournement du produit solide.
Le but principal de la pré- sente invention est de procurer un procédé destiné à permet- tre de régler la température de la réaction en question et de surmonter les difficultés mentionnées, et grâce auquel on peut obtenir un oxyde de fer sensiblement libre de soufre.
Suivant l'invention, on règle la température de la combustion du sulfure de fer avec l'air, en alimentant la zone de réaction d'un gaz relativement froid, consistant en anhydride sulfureux et/ou azote, qu'on obtient préférablement en refroidissant une partie du gaz qui se dégage de la zone de combustion, et en la faisant circuler, après l'avoir éven- tuellement enrichie en anhydride sulfureux ou en azote, par un traitement ou :'une addition convenables. On peut régler la vitesse de circulabion du gas ainsi que son refroidisse- ment, en vue de maintenir la température de la réaction dans les limites voulues, qui varient généralement entre 800 et 1000 C.
Afin d'obtenir un bon rendement, on préfère généra- lement procéder à une température aussi élevée que possible, tout en évitant de faire fondre la matière. (Le point de fu- sion du sulfure de fer pur est d'environ 11700C. mais, en pratique, il varie selon la quantité d'impuretés présentes, et la tempéra bure moyenne est de 950 C approximativement; l'oxyde de fer lui-même;, n'entre en fusion qu'à 1500 C envi= ron).
Pour mesurer la température, on utilise préférable- ment un dispositif exact et sensible, grâce auquel on peut,, sans aucun risque, employer une température de travail beau- coup plus proche de celle de fusion que ce n'a été possible jusqu'à maintenant.
Dans le traitement des pyrites, on peut procéder simultanément à la conversion en oxyde de fer et à la distil-
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lation de l'atome instable de soufre, en enfournant les pyri- tes par la partie supérieure d'un four de grillage rotatif ou à cuve, ou d'un four mécanique, en injectant de l'air au bas du four, en retirant une partie des gaz de combustion chauds en un point ou niveau intermédiaire du four auquel ces gaz ne contiennent que peu ou pas d'oxygène ou de soufre libre, en refroidissant cette partie des gaz (préférablement dans une chaudière à chaleurs perdues) et en les ramenant au bas du four, éventuellement avec l'air, ou une partie de celui-ci.
La distillation de l'atome de soufre instable a lieu pendant la descente des pyrites dans la partie supérieure du four, et la combustion du sulfure de fer a lieu dans la partie inférieure de ce dernier. Les gaz de combustion de la zône inférieure consistent sensiblement en anhydride sulfu- reux et en azote. On retire et on fait circuler une partie de ces gaz, ainsi que c'est expliqué, le restant s'élevant à travers la partie supérieure du four et emportant avec lui le soufre libre, formé au cours de la distillation des py- rites.
On peut avantageusement traiter ces gaz sortants, en vue d'en récupérer le soufre et l'anhydride sulfureux, ou bien on peut les faire passer à travers une couche de coke incandescent, afin de réduire l'anhydride sulfureux en sou- fre, et en extraire tout le soufre libre, après refroidisse- ment, par sédimentation, précipitation ou tout autre procédé convenable. Eventuellement,on peut ajouter aux gaz une cer- taine quantité d'air, avant la phase de réduction au coke, afin de maintenir la température de réaction nécessaire à celle-ci.
Sur le dessin annexé, qui représente plusieurs for- mes de réalisation de l'invention, les figures de 1 à 3 mon- trent schématiquement des installations pour le traitement
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des pyrites ou du sulfure de fer.
Sur la Fig. 1, le chargement des pyrites en morceaux dans le four à cuve 1, se fait en 4 et, lorsque la températu- re voulue est atteinte, on injecte de l'air au bas du four, en un ou plusieurs points 6. Lorsque le four se trouve en marche normale, la partie supérieure de la cuve devient une zône de distillation, dans laquelle le soufre instable est expulsé des pyrites, et la partie inférieure de la cuve forme une zône de combustion, dans laquelle l'air oxyde le sulfure de fer.
On règle la température de la zône de combustion en retirant une partie des gaz de combustion d'un point situé à proximité de l'extrémité supérieure de cette zône, à l'aide du conduit 7, qui les amène à un échangeur de température 8 dans lequel circule un fluide de refroidissement passant par les orifices d'entrée et de sortie 11, 12, respectivement.
Les gaz refroidis vont à une pompe 9, qui les refoule dans la partie inférieure de la zône de combustion, par le conduit 10.
On peut éventuellement réunir tout ou partie de l'air alimenté en 6, au gaz refroidi qui passe par le conduit 10, c'est-à-dire qu'on peut refouler l'air à l'aide de la même pompe 9. On peut traiter, comme c'est expliqué ci-dessus, les gaz sortant de la cuve en 13,
La valeur que possède pour la fonderie l'oxyde de fer obtenu par ce procédé est subordonnée dans une large mesure à la réduction effective de sa teneur en soufre. Une variante de l'invention se rapporte à un procédé par lequel il est pos- sible de réduire cette teneur en soufre plus complètement que ce n'est généralement possible dans les fours à pyrites.
On règle la température de combustion du sulfure de fer comme c'est expliqué, et on injecte les gaz de refroidissement dans le four à un niveau ou en un point inférieur à la zone de tem-
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pérature maximum où a lieu la majeure partie de la combustion, mais un peu plus haut que le point où est injecté l'air de combustion. On réchauffe préférablement cet air au préalable, de sorte que la matière incomplètement désulfurée, qui se trouve dans les zônes inférieures du four, est soumise à l'oxydation la plus énergique et que les dernières traces de soufre sont plus complètement éliminées.
On peut, si on-le désire, réchauffer préalablement l'air destiné à la combustion, par un échange thermique avec les gaz que l'on fait circuler en vue de régler la température de la zône de combustion du four.
Dans le cas de la Fig. 2, on fait passer l'air par l'échangeur de température 8 et ensuite au point d'injection 6.
On peut diviser cette alimentation d'air, en introduire une partie en 6 et une autre partie avec les gaz en circulation qui passent dans le conduit 10. La quantité d'air qu'on introduit en 6 est alors subordonnée à la teneur en soufre de la matière qui descend de la zône de combustion principale. On peut, par exemple, réchauffer à 300 C l'air injecté en 6 et admettre, en 10, à une température de 100 C, les gaz en circulation. Dans ce cas, on peut maintenir la zône de combustion à une températu- re maximum de 850 C. environ.
Fig. 3 représente une autre variante de l'invention, suivant laquelle une partie du gaz froid, admis en vue de ré- gler la température, consiste en anhydride sulfureux pur. Cette variante présente l'avantage d'accroître la concentration de
SO2 dans la zône de combustion et de mettre à profit une réac- tion, entre le sulfure de fer et l'anhydride sulfureux, qui a pour résultat de produire de l'oxyde de fer et du soufre libre.
Cette réaction n'a aucune importance appréciable si la concen- tration d'anhydride sulfureux est relativement faible, dans le cas, par exemple, du gaz qu'on obtient en brûlant du sulfure de
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fer dans l'air (qui contient tout au plus 13% environ d'anhy- dride sulfureux), -riais on obtient un effet favorable en ac- croissant la concentration d'anhydride sulfureux par l'addi- tion d'anhydride sulfureux pur au gaz en circulation, qui consiste en anhydride sulfureux et en azote.
Les gaz qui quittent le sommet du four à cuve 1 (Fig. 3) et qui consistent en anhydride sulfureux, en soufre libre et en azote, sont conduits dans un réfrigétant 14 et ensuite dans un récipient de précipitation 15, où on recueille le soufre libre de toute manière convenable. Le gaz résiduel froid s'écoule vers un séparateur 16, par exemple une tour de lavage alimentée d'un dissolvant convenable, destiné à absorber l'anhydride sulfureux, et en sort ensuite à l'état pur, l'anhydride sulfureux pur étant alors ramené dans la zône de combustion du four à cuve, soit séparément, soit mélangé au gaz circulant dans le conduit 10.
La combustion du sulfure de fer, réalisée suivant ce processus, exige moins d'air et permet de récupérer une pro- portion plus grande de soufre à l'état libre, par opposition à l'anhydride sulfureux.
On peut éventuellement utiliser dans d'autres buts une partie de l'anhydride sulfureux séparé en 16, car il n'est pas essentiel d'en restituer la totalité au four. On peut également traiter, dans le séparateur 16, de l'anhydride sulfureux dilué, obtenu d'une autre source, et introduire dans le four l'en- tièreté ou une partie de l'anhydride sulfureux pur ainsi pré- paré.
Dans toutes ces variantes, on peut modifier la natu- re des produits gazeux finals, en injectant de l'air secondaire dans la zône supérieure du four, c'est-à-dire dans la zône de distillation, ce qui a pour résultat de convertir en anhydride
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sulfureux l'entièreté ou une partie du soufre libre contenu dans le gaz. On peut obtenir ce même résultat en augmentant la proportion d'air qu'on envoie dans la zône de combustion, mais cette mesure n'est pas aussi efficace, car elle tend à réduire la concentration d'anhydride sulfureux dans cette zô- ne, alors qu'elle doit être aussi forte que possible, afin de mettre à profit la réaction de l'anhydride sulfureux avec -le sulfure de fer.
De même, on peut accroître la proportion de soufre libre contenu dans les gaz sortants en additionnant la charge de pyites ou de sulfure de fer d'une matière carbonée, de coke par exemple, ou en y introduisant un gaz réducteur tel que l'oxyde de carbone.
REVENDICATIONS
1.- Procédé de grillage de pyrites ou de sulfure de fer à l'aide d'air, dans un four de grillage rotatif ou à cuve ou dans un four mécanique caractérisé en ce qu'on règle la température de la zone de combustion du sulfure de fer en y introduisant un gaz relativement froid consistant en anhydride sulfureux et/ou en azote.