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" PERFECTIONNEMENTS AUX PROCIEDESDE CHLORURATION DES " MINERAIS SULFURES ".
La présente invention est relative à la chloruration des minerais sulfurés. D'antres procédés ont été proposés pour chlorurer les minerais sulfuras en faisant passer du chlo- re gazeux sur le minerai chauffé. Toutefois, des procédés de oe genre exigent des températures assez élevées et sont, sons d'autres rapports, inefficaces en ce sena qu'ils ne permettent de récupérer en un temps donné que des quantités relativement faibles des chlorures des métaux;
en entre, le produit désiré , finalement obtenu a tendanoe à être contaminé, aux températu- res élevées employées, par des impuretés et des chlorures indé
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sirables On a également proposé de ohlorurer les minerais sulfurés en traitant le minerai chauffé par un réactif gazeux consistant en du chlorure de soufre, et également en du ohlore et du ohlorure de soufre. Dans ces procédés, les produits fina- lement obtenus sont les chlorures des métaux, du soufre à 1'é tat libre et du ohlorure de soufre.
Toutefois, on démontrera ci-après que ces procédés sont très inefficaces et que, par exemple, le ohlore seul sépare, par volatilisation, seulement un très faible pourcentage du molybdène de son minerai sulfuré alors qu'un rapport de 3 à 1 d'o-xygème et de ohlore dans le présent procédé volatilise 88% du molybdène à 3750 C et le ohlore est encore moins efficace lorsque du chlorure de soufre est employé en mélange avec lui.
L'invention a pour but d'augmenter l'efficacité de la ohloruration des minerais sulfurés, à la fois au point de vue de la quantité et de la pureté du produit, et à un prix plus faible .
Le présent procédé est applioable aux sulfures métql liques en général, par exemple les sulfures de divers métaux tels que le molybdène, le zinc, le nickel, et les sulfures de tous autres métaux auxquels le procédé peut être trouvé appli- oable .
Le produit chloruré finalement obtenu peut être ré- oupéré soit en le séparant par lessivage de la matière traitée soit en le séparant par volatilisation de la matière traitée par la ohaleur et en le récupérant ensuite p ar condensation .
En gênerait le procédé consiste à faire passer un mélange de chlore à l'état gazeux et d'oxygène au-dessus ou à travers le minerai sulfuré chauffé à une température appropriée
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pour déterminer la réaction. Le minerai est traité à l'état finement divisé dans un four approprié destiné à chauffer le. minerai à la température requise et, en même temps, à permettre de faire passer le mélange d'oxygène et de chlore audessus du minerai chauffé.
Dans le cas de minerai,de sulfure de molybdène, la température préférée de chauffage du minerai est d'environ 375 C bien que d'autres températures puissent être employées, par exemple 300 C mais, à cette température plus faible,la réaction est plus len te. Le rapport préféré entre 1oxygène et le ohlore en volume dans le réactif devra être au moins environ cinq parties d'oxygène pour deux parties de chlore et, de. préférence, ce rapport sera plus élevé, c'est0à-dir trois par- ties doxygène pour une partie de ohlore, le dit rapport pouvant même être encore plus élevé.
Lorsque le minerai de sulfure de molybdène est traité par le réaotif dans lequel/la rapport entre 1'oxygène et le chlore est de 3 à 1, on obtient une récupéra- tion sensiblemetn plus élevée comparée à la récupération obte- nue lorsque le rapport est de 5 à 2, les autres conditions étant les mêmes. lorsqu'on porte de 4 à 1 le rapport entre 1'ob xygène et le ohlore dans le réaotif, la rapidité de volatilisai tion du composé de molybdène récupéré ne se trouve que légè rement augmen tée.
Au lieu d'emplpyer de loxygène pur, on peut utili- ser de l'air atmosphérique. Une des raisons pour lesquelles l'augmentation relativement faible de la vitesse de volatili- sation à des rapports, entre l'oxygène et le chlore, plus élevés que 3 à 1 est due au fait que, notamment si on emploie de l'air atmosphérique à la place dfoxygène, le volume de gaz passant à travers le four est alors si important qu'il diminue la durée
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de contact entre les éléments actifs du gaz et le minerai et, en outre, il refroidit le minerai et diminue l'effet ohi- mique.
L'équilibre économique entre la vitesse plus grande de volatilisation et la chaleur nécessaire pour augmenter la température dr éactigf gazeux est le facteur qui permet de déterminer le meilleur rapport, entre l'oxygène et le ohlore, qu'il y a lieu d'employer industriellement .
Le produit finalement obtenu à l'aide du présent procédé lorsque celui-ci est appliqué aux minerais de sulfure de molybdène, est en majeure partie un oxyohlorure de molyb- dène ou un mélange d'oxychlorures La Société demanderesse a dentifié au moins deux produits finalement obtenus et com pas de d'oxychlorure: un produit cristallin brun MoOC1 et un produit MoC2C12 ayant une couleur presque blano de netge, qui est le plus volatil des deux. Le premier tend à être formé et , à être obtenu lorsque le rapport entre l'oxygène et le chlore est denvdron 2 à 1 alors/que le plus volatil MoO2C12 tend à être formé et à être obtenu avec des rapports plus élevés entre l'oxygène et le ohlore, tels que 3 à 1 et 4 à 1.
Dans le procédé appliqué au traitement de minerai de sulfure de molybdène, il y a sans aucun doute de faibles proportions de doubles chlorures de soufre et de molybdène pré- sentes dans la produit final, ainsi qu'une faible proportion du ohlorure simple MoC13 La formation du produit plus volatil MoO2c12 est favorisée non seulement par un rapport plus élevé entre l'oxygène et le ohlore, mais également par une période de contact plus oourte entre les gaz réactifs et le minerai.
Le changement du rapport entre l'oxygène et le ohlore détermi- ne également un changement dans la nature des produits sulfu- reux gazeux quittant le four. Ses produits comprennent du ohlo-
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rure de soufre, de l'anhydride sulfureux et de l'anhydride . i sulfurique, séparément et en commbinaison
La réaction suivante montre le procédé antérieur pour le traitement de minerais sulfurés par du chlore
EMI5.1
l., *082 1- 5 (n2 Iior 2 Mo<n3 ... 2 S2 12.
Les réactions suivantes donnent une indication du présent procédé dans lequel on utilise des rapports différents', entre l'oxygène et le chlore :
EMI5.2
2. 2 MoS2 + 5 02 + 2 C,2 , MoOO12 F 4 S 02 3. MOS2 + 3 02 + 012 n Mo02C}l2 F 2 S02
L'efficacité du présent procédé .est démontée par le fait que le chlore seul (réaotion No;l) ne peut séparer, par volatilisation, qu'environ 5% du molybdène de son minerai sulfuré, alors qu'un rapport de 3 à 1 entre l'oxygène et le ohlore, dans le présent procède,sépare par volatilisation 88% du molybdène du même minerai à 375 c et 75% à 305 C. En d'au- tres termes, le présent procédé utilisant de l'oxygène et du ohlore est 15 à 18 fois plus efficace que le procédé antérieur utilisant du ohlore.
On remarquera que oette réaotion N 1 du procédé antérieur produit du ohlorure de soufre comme sous-produit, et celait explique son inefficacité, pour la raison que le ohlorure de soufre tend à ralentir et à inverser la réaction.
Ce point a été prouvé par la Société demanderesse en traitant le mineraipar un mélange de ohlore et de chlorure de soufre, et elle a constaté que ce réactif combiné est encore moins efficace que le chlore seul pour séparer, par volatilisation le molybdène de son sulfure .
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La réaotion 'Id 2 montre qu'il est .tIi#nJtÍt" désira- ble, lorsqu'on traite par le présent procédé un minerai de
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sulfure de molybdène , d'avoir au moins un rapport de 5 à 2 entre l'oxygène et le chlore, car tout rapport plus faible permet que les deux réactions Nos L et 2 Aient lieu avec pro- duation de chlorure de soufre répressif. Dans la réaction n 2 l'oxyohlorure moins volatil est produit, mais celui-ci est apparemment beaucoup plus volatil que le ohlorure simple NoC13 de la réaction N 1 et, en outre, l'effet reprenait du chlo- rure de soufre est supprimé.
La réaction N 3 montre un rapport de 3 à 1 entre 1'oxygeène et le chlore et produit 1'oxychlorure plus volatil Mo02C12, et du bioxyde de soufre.
Il est douteux que le réglage exaot du rapport entre l'oxygène et le chlore puisse contrôler ou limiter la réaotion à l'une ou l'autre des réaotions Nos 2 ou 3 dans la réalisation Industrielle du procédé, pour la raison que la vitesse de pas- sage du gaz aura une influence sur l'équilibre de la réaction.
Toutefois, le rapport particulier employé aura pour effet d'o- bliger la majeure partie du molybdène à réagir de la mnière in- diquée pour ce rapport, et l'efficacité résultante sera de nombreuses fois plus grande que celle obtenue par 1'empoi de ohlore seul.
L'impureté principale des minerais de sulfure de molybdène est le fer. Pour produire un molybdène final exoep- tlonnetlemeat pur exempt de fer, on peut volatiliser à nouveau le molybdène final à 125 c.
Le rapport de 3 à 1 en volume et de ohlore pour le traitement de minerais sulfurés est le rapport préféré le plus élvé pour la réalisation industrielle du procédé avec la plupart des minerais, oar, en utilisant de l'air à la place de 1'oxygè ne, le volume de gaz à manipuler et plus élevé que ce rapport
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est si important et hors de .4.,proportion quil a un effet trop grand sur l'efficacité de la réaction, comme expliqué précédemment .
Le procédé décrit ioi est également applicable à d'autres minerais et matières sulfurés, tels par exemple que les sulfures de zino et nickel et de cuivre et les mattes de sulfure de cuivre-niokel.
En traitant les minerais de sulfures de zinc, le trop zinc devra de préférenoe ne pas être/concentré, pour la raison que le composé de zinc ohloré formé par le procédé se dépose sur les particules restantes du minerai qui n'ont pas été influencées,limitant ainsi toute autre action.En conséquence, pour traiter un minerai riche de sulfure de zinc on mélange avec ce minerai une quantité suffisante de ma tière inerte, telle que le sable, de façon que le mélange résultant contienne environ 10% de sulfure de zino . Avec un mélange de ce genre, le procédé se poursuit et assure une transformation efficace en produit final ohloré qui peut alors être séparé par lessivage à l'aide,d'eau chaude$ le zino étant récupéré de cette solution de toute manière préférée.
On peut employer un rapport de 3 à 1 d'oxygène et de ohlore et la température du four peut être d'environ 310 à 320 C La réaotion oxygène-ohlore du présent pro- cédé donne un rendement de 50% plus grand que lorsque du ohlore seul est employé dans les mêmes conditions. La présence d'oxygène dans le réaotif augmente la vitesse de la réaction, elle produit de l'anhydride sulfureux à la place de ohlorure de soufre dans les gaz qui s'échappent, et produit également une quantité plus grande de sels de zinc solubles par litre de chlore employé.
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Le procédé est également applicable au traite- ment de minerais de sulfure de ouivre et de nickel. Le cui vre et le niokel sont facilement séparés, par ohlorur ation, de leurs minerais sulfurés, avec production d'anhydride sul- fureux dans les gaz qui s'échappent, au lieu de ohlorure de soufre, comme dans le procédé antérieur au ohlore. En outre, le réaotif oxygène-ohlore ohlorure les minerais de sulfures de ouivre et de niokel à une vitesse plus grande et assuré une récupération beaucoup plus importante de chlore par unité de poids, comparativement au procédé anté- rieur.
Le procédé est encore avantageusement applicable à d'autres matières contenant des sulfures métalliques, tel- les que les mattes de sulfures de cuivre et de nickel, bien que cette matière ne soit pas un véritable sulfure, mais . aucun renferme néanmoins sans/doute des sulfures inférieurs de ces métaux. Dans ce cas, on a constaté que peu ou pas d'an- hydride sulfureux existait dans les gaz qui s'échappent.
D'autre part, lorsqu'on traite cette matte par du chlore pur, du ohlorure de soufre est formé, mais il n'y a pas tra- ce de ohlorure de soufre lorsque le réaotif oxygène-ohlore de la présente invention est employé. Par conséquent, 1'ac- tion répressive du chlorure de soufre sur la réaction de ohloruration est évitée par le présent procédé, de sorte que la vitesse de la réaotion est considérablement augmen- tée comparativement à la vitesse de réaction qui a lieu lors- qu'on emploie du chlore seul.
De plus, une quantité beaucoup plus importante de cuivre et de niokel est transformée à l'état soluble par quantité unitaire de chlore lorsque de l'oxygène est présent, ou, si la température est augmentée,
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une quantité plus importante de enivre peut être volatili sée par quantité unitaire de chlore. les sulfures inférieurs de niokel et de cuivre présents dans ces mattes permettent la formation de sulfa- tes et d'oxychlorures à une température de 3100 à 320 C en utilisant pour le réaotif un rapport de 2 à 1, ou un rapport meilleur, d'oxygène et de chlore.
Certains des avantages du présent procédé sont les suivants:
L'emploi d'un réactif oomposé d'oxygème et de chlore au lieu de ohlore seul permet (1) une séparation plus rapide, par volatilisation, du métal de son minerai sulfuré , (2) la volatilisation d'une quantité plus grande du produit final précieux par quantité unitaire de chlore; (3) une température de travail plus faible pour l'utilisa- tion efficace du ohlore.
Le procédé est également caractérisée par les points suivants: (1) L'efficacité du procédé et la rapidité de la volatilisation du produit final précieux augmentent rapide- ment par l'addition d'oxygène au ohlore du réaotif jusque , un rapport de 3 à 1 doxygène et de chlore, après quoi 1'aug mentation est plus lente,, ( 2) De l'air peut être employé comme oxygène au lieu d'oxygène pur dans le réaotif.
Ces avantages découlent de certaines des raisons ' suivantes: (1) Le sous-produit est de l'anhydride fureux au 1lieu ochorue de soufre, oe qui évite l'action représ sive de ce dernier sur le procédé de ohloruration et permet . de réaliser de ce fait une vitesse de ohloruration plus
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grande.
(2) Les produits précieux finalement obtenus sont ordinairement plus volatils que les chlorures obtenus direo- tement et sont généralement des oxychlorures. Par consé quent, on peut employer une température plus faible dans le four, ou, en d'autres termes, ces oxyohlorures se vola- tiliseronpus rapidement à une température donnée.
(3) Ces oxyohlorures contiennent moins de chlore par rapport au métal que les chlorures simples. Par oonsé- quent, une quantité moindre de chlore est requise pour vo- latiliser une quantité donnée du métal. En d'autres ter- mes, une quantité plus importante de métal peut être trans- formée,sous une forme soluble ou volatilisée, à partir de la matière sulfurée par quantité unitaire de chlore, à l'aide du présent procédé que par le procédé antéri au chlore suivant la réaction N 1
Diaprés la description qui précède, on compren- dra que la présente invention permet de traiter la matière brute convenablement broyée et, si on le désire, diluée dans une matière inerte, telle par exemple que le sable, sans avoir à mélanger tout d'abord la matière avec un chlo- rure ou autre substance chimiquement active,
ainsi qu'il a été proposé antérieurement. Le procédé suivant l'invention est un procédé de ohloruration et non pas un procédé utili- sant un chlorure, c'est-à-dire qu'on emploie du chlore gazeux pour traiter la matière brute broyée au lieu d'utiliser un chlorure, tel par exemple que du chlorure de sodium, mélan- gé avec la matière à l'état finement broyé.