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Procédé pour extraire des métaux non-ferreux, comme le plomb et l'antimoine, de matières premières oxydées ou sulfurées.
Il est connu d'extraire des matières premiè- res oxydées ou sulfurées, par traitement au moyen de fer métallique, à des températures de 1000-1200 par exemple, les métaux non-ferreux comme le plomb et l'antimoine, à l'état de métal brut. Ce procédé que l'on appelle le pro- cédé par précipitation peut s'effectuer dans tous les fours connus comme les fours à réverbère, les fours à cuve, les fours à creusets, etc.. Un grand inconvénient des procédés par précipitation connus jusqu'à présent est que les quan- tités de fer nécessaires pour le traitement sont perdues.
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Suivant la présente invention, la réalisation édono- mique d'un procédé de par précipitation au moyen de fer est possible pour la première fois par le fait que les résidus ferreux, qui sont au préalable éventuellement grillés,sont traités à des températures de 1000-1500 pour l'obtention de fer spongieux, de fonte liquide ou de loupes de fer solides qui se forment par soudage.
Lors de cette réduction des ré- sidus par des combustibles solides, on peut obtenir en même temps une volatilisation de tous les métaux convenant à cet effet, par exemple des restes de métaux à fondre, comme le plomb, l'antimoine, l'arsenic eu également d'étain, de zinc, de cadmium, etc., tandis que les métaux facilement réducti- bles mais non susceptibles de volatilisation comme le cuivre, le cobalt, nickel et les métaux précieux s'allient au fer métallique formé. :Par filtration des gaz d'échappement du four de réduction, on peut obtenir avec un très grand ren- dement les métaux susceptibles de volatilisation. Les scories finales de la réduction du fer contiennent seulement de mi- nimes teiieurs en métaux, par exemple à côté de 2-3% de fer; seulement 0,05-0,2% de cuivre, de nickel, de zinc, et de plomb, etc..
Lors de la réalisation du procédé de réduction, qui peut s'effectuer dans le four à cuve, le four rotatif tubulaire à passage continu ou dans le four à réverbère ro- tatif, par charges, on obtient à des températures inférieu- res au point de fusion de la scorie, le fer à l'état de fer spongieux qui peut être séparé de la gangue par préparation magnétique. En cas d'élévation de la température et de l'ob- servation de conditions réductrices, on obtient de la fonte liquide et une scorie liquide qui se séparent l'une de l'au- tre, ou bien en cas de températures plus élevées et d'une atmosphère gazeuse oxydante, on obtient des loupes de fer grenues, pauvres en carbone dans une scorie à moitié molle.
Le dernier mode de travail mentionné est exécutésuivant le
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connu procédé/d' affinage de Krupp et a l'avantage que le rende- ment en métal, la dépense de combustible et les frais d'ex- ploitation dans le procédé travaillant en fonctionnement ininterrompu dans un four tubulaire rotatif, sont essen- tiellement plus favorables que lors de la fabrication de fer spongieux eu de fonte. Le meilleur rendement en fer et en métaux non-ferreux dans le procédé d'affinage s'explique par le fait que la charge du four d'affinage reste pendant 6-8 heures à des températures élevées dans la zône de for- mation des loupes et que par conséquent la volatilisation ou la réduction des métaux non-ferreux est extrêmement uni- forme et complète.
Le fer obtenu par la réduction est envoyé à l'état de fer spongieux, de fonte sous la forme liquide ou solide, ou en loupes de fer grenues, de nouveau au procédé par précipitation. Comme les minerais envisagés contiennent également en général de petites quantités de fer, cette quantité de fer amenée dans le circuit suffit dans la plupart des cas pour compenser la perte de fer dans la scorie finale du procédé de réduction et pour fai- re continuer l'opération de façon ininterrompue.
Lorsqu'il y a dans le résidu du procédé par précipitation des mé- taux réductibles mais non susceptibles de volatilisation, comme le cuivre, le cobalt, le nickel ou les métaux pré- cieux, ceux-ci s'enrichissent par le passage continuel en circuit du fer, de sorte que ces métaux peuvent, suivant le nouveau procédé, être encore rendus récupérables lors- qu'ils sont présents seulement en de très petites quantités dans les matières premières. Pour l'obtention de ces métaux, il est avantageux de retirer une partie du fer réduit du circuit et de la soumettre à un traitement spécial, par exemple comme addition dans un convertisseur à cuivre.
La
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réintroduction des quantités de fer nécessaire dans le circuit peut alors se faire par addition de mitraille, de fonte, ou de matières analogues dans le procédé par précipitation, ou par addition de minerais de fer, de pyrites grillées, etc., dans le procédé de réduction du fer.
Dans le cas du traitement de matières premières sulfurées et de l'emploi du procédé d'affinage pour le traitement des résidus contenant le fer, il est avanta- geux dans la plupart des cas de pousser le grillage et de la matière ferreuse du procédé de précipitation seule- ment au point qu'une partie du soufre reste encore dans la matière grillée. On obtient alors,dans le cas de la réalisation du procédé d'affinage, des loupes contenant du soufre avec par exemple 2-10% S, qui lors du broyage de la matière sortant du four d'affinage sont broyées en même temps mais peuvent être séparées facilement de la scorie finale par séparation magnétique.
Ces loupes broyées contenant du soufre ont l'avantage qu'elles reviennent avec un grain de finesse uniforme dans le procédé par précipi- tation et réagissent plus facilement au point de vue chi- mique que de grandes loupes compactes exemptes de soufre.
L'avantage du nouveau procédé par rapport aux pro- cédés usuels de précipitation utilisant du fer métallique consiste non seulement en ce que le fer est récupéré et est conduit constamment en circuit fermé et en ce que l'ensem ble du rendement en métal est particulièrement élevé, mais encore en ce que certains métaux sont obtenus séparément l'un de l'autre, et cela pour les métaux plus facilement réductibles que le fer et facilement fusibles, comme le plomb, l'antimoine et l'arsenic, à l'état de régule dans le procédé par précipitation, et pour les métaux plus dif-
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ficil.ement réductibles que le fer et susceptibles de vola- tilisation, comme l'étain, le zinc, le cadmium,
sous la forme d'oxydes hors des gaz d'échappement du four d'affi- nage et pour les métaux plus facilement réductibles que le fer et non susceptibles de volatilisation, comme le cuivre, le nickel, le coba.lt et les métaux précieux, sous la forme d'alliages de fer. Suivant le nouveau procédé, on peut trai- ter par exemple des concentrats riches de plomb, tout à fait ou à peu près tout à fait sans additions de fusion, et la réalisation du procédé offre en particulier les avantages suivants .
1.) Des concentrats de sulfure de plomb contenant par exem- ple 70-80% de Pb qui, suivant le procédé usuel jusqu'à pré- sent, doivent être désulfurés par un grillage répété et être dilués pour le four à cuve jusqu'à moins de 40% de Pb, sont traités suivant le procédé nouveau sans aucune dilution, avec l'addition de fer métallique directement en une seule phase du procédé pour l'obtention de plomb d'oeuvre. Il est en outre possible d'obtenir directement un rendement en plomb de 90-97.
2.) Le rendement total en métal est beaucoup plus élevé que celui usuel jusqu'à présent, car le nombre des phases du procédé est sensiblement plus petit que dans le mode de tra- vail usuel jusqu'à présent, de sorte que les pertes par transport et par poussières sont plus petites qu'actuelle- ment. Toutes les trois phases du procédé,savoir : le procédé de précipitation, le procédé de grillage et la réduction du fer, donnent seulement de minimes quantités de gaz d'échap- pement que l'on peut filtrer facilement et complètement.
Comme en général on ne fait aucune addition formant des sco- ries, la quantité finale de scories est notablement moindre que dans le procédé de travail usuel. La scorie finale de la phase de réduction est la seule scorie qui se présente
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elle contient en général seulement de 0,5 à 2% des métaux pouvant être extraits, de sorte que le rendement total des métaux non-ferreux vaut dans la plupart des cas 95-99%.
3.) Le procédé peut s'exécuter sans emploi de coke en mor- ceaux et convient donc particulièrement dans les régions où le coke en morceaux n'est pas disponible.
4. ) Les trois phases du procédé sont relativement simples et exigent moins de combustible, de force motrice et de salaire que le procédé usuel jusqu'à présent pour le trai- tement du sulfure de plomb.
5. ) Le procédé permet d'obtenir les métaux accessoires ré- ductibles mais non susceptibles de volatilisation, par exemple les métaux précieux, le cuivre, le nickel, le co- balt même lorsqu'ils sont présents seulement en très pe- tites quantités. Le rendement en ces métaux est en tous de fusion cas plus élevé qu,e dans les procédés usuels/et un avantage particulier du nouveau procédé est que l'on peut récupérer encore des teneurs qui jusqu'à présent devaient être con- sidérées comme perdues.
6.) Un autre avantage très important du nouveau procédé consiste en ce que la teneur en zinc de sulfure de plomb , qui représente régulièrement l'impureté principale de ces concentrats, est récupérée dans une forte mesure et cela en général jusqu'à 95-98%. Comme aux basses températures du travail de précipitation, il se produit seulement une volatilisation minime du zinc et que l'oxyde obtenu hors des gaz d'échappement du travail de précipitation est ren- voyé avantageusement dans le four de précipitation, le zinc est transféré en pratique complètement dans les scories riches en fer ou la matière de fer et est tiré de ces ré- sidus comme oxyde de grande valeur.
Le procédé convient non seulement pour des minerais de plomb riches, mais d'une manière générale pour tous les
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minerais riches en étain,en zinc et en plomb ainsi que pour des produits métallurgiques, par exemple des minerais sul- furés complexes, des minerais mixtes de Galmei et du minerai de plomb blanc, des oxydes mixtes, etc.. Le procédé peut s'employer en outre avec de bons résultats pour le traite- ment de cendres métalliques blanches qui contiennent outre le plomb et des composés d'antimoine également de l'étain, du zinc, du cuivre, etc..
La réalisation du procédé de précipitation peut se faire dans des fours quelconques. On peut citer comme conve- nant particulièrement des fours à réverbère ouverts qui sont mis en fonctionnement d'une manière analogue à celle utili- sée pour les fours à réverbère pour le traitement de mine- rais de cuivre. Sur la sole du four à réverbère se trouve alors un bain du métal à obtenir, par exemple du plomb, qui s'écoule par un trop-plein de façon ininterrompue avec un niveau égal du bain ou bien est'soutiré en partie par charges. Au-dessus se trouve une couche du résidu de fer formé, par exemple dans le cas du traitement du sulfure de plomb, une matière de fer dont l'excès est également souti- ré par charges ou constamment.
L'amenée du mélange de la matière contenant les métaux et du fer métallique se fait alors avantageusement aux joues du four à réverbère, de sor- te que la matière de chargement froide réduit l'attaque des scories sur les joues. Commel'ouverture de soutirage pour le résidu de fer est placée en général du côté du four opposé au foyer, il peut être avantageux d'amener la matière contenant le métal et le fer séparément, la matière contenant le métal, éventuellement avec une partie du fer, étant chargée dans le voisinage du foyer et le fer restant, par exemple les gre- nailles de fer, au contraire dans le voisinage du trou de coulée des scories. Les deux matières sont spécifiquement plus lourdes que le résidu liquide de fer et s'enfoncent dans celui-ci après avoir été mouillées.
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En cas d'amenée séparée de la charge de la manière décrite ci-dessus, on obtient dans le four à réverbère un fonctionnement en contre-courant, le résidu liquide de fer circulant avant de quitter le four à travers une zône dans laquelle il y a particulièrement beaucoup de fer métallique.
On obtient par cette mesure une transformation particuliè- rement poussée du plomb et des autres métaux se présentant à l'état de régule. Lorsque, au cours du soutirage du rési- du de fer, des grenailles de fer non décomposées sont en- trainées, il peut être avantageux de les récupérer par sé- paration magnétique après broyage du résidu et avant le trai- tement ultérieur de celui-ci.
Pour éviter, en cas de traitement de minerais sul- furés, une combustion du soufre, il est avantageux de former à la surface de la matière ferreuse liquide une couche de scories et de'.la maintenir constamment pour empêcher un con- tact des gaz oxydants du four avec levain de matière ferreu- se. Dans la plupart des cas, les minerais à envisager con- tiennent suffisamment de matière formant les scories pour reconstituer constamment cette scorie tandis qu'éventuelle- ment de petites quantités d'additions peuvent être données pour abaisser la température de fusion. Dans le cas du trai- tement de minerais particulièrement riches, il peut même être nécessaire de charger en même temps des matières formant la scorie ou de faire circuler en circuit une scorie toute préparée.
Pour obtenir une immersion rapide de la charge froide sous la couche de scories et dans la couche de ratière ferreuse, il est avantageux dans beaucoup de cas, de faire des additions spéciales, comme des composés alcalins, du spath-fluor, etc., qui produisent une scorie particulièrement fluide. Lorsque par exemple dans le cas du traitement de concentrats riches, on ne peut pas faire usage de l'intro- duction de matières formant les scories, on peut établir le
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four de telle manière que la scorie une fois formée reste constamment dans le four et que seulement la matière fer- reuse se trouvant en-dessous de cette couche de seóries est éliminée par trop-plein ou par soutirage.
Autant il est avantageux de recouvrir la surface du bain de matière ferreuse au moyen d'une scorie, aussi peu il est avantageux au contraire de laisser la couche de scories devenir trop élevée, car.la conductibilité thermi- que-de la scorie est notablement moindre que celle de la matière ferreuse et par conséquent il se produit, dans le cas d'une couche élevée de scories, une diminution de la transmission de chaleur et par conséquent de la vitesse de réaction.
Si on traite des minerais oxydés pour les- quels il ne se forme pas de couche de matière ferreuse, mais il y a seulement le métal et la couche de scories, il est avantageux, pour autant qu'on ne désire pas faire des additions contenant du soufre, de travailler avec une cou- che de scories relativement mince seulement, sous laduelle se trouve directement le bain du métal à récupérer, par exemple le plomb.
ü n a décrit dans ce qui précède un procédé sui- vant lequel on obtient à l'état de métaux bruts, différents métaux non-ferreux, par exemple le plomb, l'antimoine, hors de minerais sulfurés, arséniurés et analogues et de produits métallurgiques par traitement au moyen de fer métallique dans un procédé par précipitation, et ensuite par réduction des résidus contenant le fer, éventuellement après leur grillage préalable, on les traite par exemple suivant le procédé d'affinage de Krupp pour l'obtention de fer métal- lique, celui-ci étant envoyé ensuite de nouveau à l'opéra- tion de précipitation.
Ce procédé peut être rendu encore plus économique pour des matières de départ de ce genre, en
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particulier lorsqu'elles contiennent, outre les composés des métaux à obtenir, encore des sulfures d'autres métaux, par exemple du cuivre ou du fer, par le fait que le pro- cédé par précipitation employé dans la première phase de l'opération est remplacé complètement ou partiellement par un procédé de réaction entre des sulfures et des oxy- des, de sorte que seulement une partie des métaux non- ferreux à obtenir, par exemple du plomb, est mise en li- berté par du fer métallique hors de ses composés sulfu- rés ou oxydés. Les matières premières sont soumises avant le chargement à un grillage partiel.
Lors du traitement des matières premières par le fer métallique, la consom- mation de fer est plus petite par le traitement de matiè- res grillées au préalable que lors du traitement d'une matière de départ se trouvant complètement sous la forme sulfurée. Un autre avantage de ce procédé consiste en ce que des métaux accessoires coe par exemple le cuivre, etc., sont en même temps enrichis. On peut régler le de- gréd'enrichissement du cuivre par l'élévation de grillage car ainsi le rapport de la quantité de matière de fer ob- tenue à la scorie formée en même temps est influencé.
En général, il sera en outre avantageux de soutirer la matière de cuivre ainsi formée encore liquide et de la souffler et l'on obtient alors, outre le cuivre noir, de l'oxyde de plomb. La scorie du four d'obtention du plomb et celle du convertisseur peuvent alors être traitées en commun ou séparément suivant le procédé d'affinage. Dans le cas d'autres métaux accessoires dans les minerais, par exemple de zinc dans le minerai de plomb, on obtient par ce procédé une séparation du'métal de plomb également par le degré du grillage mais d'une autre manière que dans le cas du cuivre.
Lors de la formation simultanée de sco- rie et de matière métallifère dans le four d'obtention des
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métaux, la scorie contient pour un excès suffisant de fer, de très minimes quantités de plomb seulement, mais pres- que la totalité du zinc, pour autant que par le degré-de grillage, on a veillé à ce que la quantité de scories se produisant soit suffisamment grande. Cette scorie de zinc presque exempte de plomb est alors avantageusement trai- tée indépendamment dans le four d'affinage et l'on obtient, à côté de loupes de fer, un oxyde de zinc à peu près exempt de plomb.
Dans le cas de minerais qui contiennent seule- ment de minimes quantités de zinc et dans lesquels par conséquent le rapport zinc-plomb de l'oxyde ainsi produit. ne suffit pas pour un traitement séparé en vue de l'obten- tion du zinc, il peut être avantageux de réintroduire par moments ou partiellement cet oxyde dans l'opération, de sorte que la première matière sortant du four d'obtention des métaux est enrichie en zinc et que, lors du traitement de la nouvelle scorie,il se produit un oxyde de zinc riche.
Outre le grillage préalable de la matière pre- mière ou à la place de celui-ci, on peut, pour la réalisa- tion du procédé d'obtention du plomb, ajouter encore d'au- tres substances solides ou liquides qui dégagent de l' oxy- gène lors de la décomposition, par exemple des oxydes, des carbonates, des nitrates, etc.. Conviennent particulière- ment naturellement les composés oxydés des métaux non-fer- reux à obtenir, par exemple de l'oxyde de plomb, du sul- fate de plomb, etc.. Dans ce sens agissent également les produits de poussière légère oxydée formés lors du trai- tement des résidus contenant le fer dans le four d'affinage ou ceux formés lors du soufflage de la matière cuivreuse dans le convertisseur.
Ils contiennent en règle générale de l'oxyde de plomb et de l'oxyde de zinc ou des sulfates
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et conduisent, lors du chargement à nouveau dans le four d'obtention du métal, également à une diminution de la consommation de fer. Comme d'autre part la teneur de la scorie du four d'obtention de métal en plomb, en antimoine, etc., est d'autant plus grande que l'on ajoute moins de fer, on peut supprimer dans beaucoup de cas le grillage préalable des sulfures en ajoutant seulement des oxydes mé- talliques obtenus dans le four d'affinage, comme véhicules d'oxygène.
Un exemple expliquera différentes possibilités de réalisation de ce dernier procédé ;
Pour le traitement d'un sulfure de plomb à 72% de Pb et 15% de S, il faut, lors de la réalisation du tra- vail de précipitation pur, avec considération de l'excès ¯ en fer nécessaire pour le fonctionnement, au total 250-300 kg. de loupes par tonne de sulfure de plomb.
Si on grille ce minerai jusqu'à 7,5% de soufre et si on ajoute en ou- tre 150 kg. d'oxyde de plomb avec 100 kg. de teneur en plomb, il faut seulement encore pour le traitement environ 100-150 kg. de loupes.Dans le cas limite, on peut accor- der l'opération de telle manière que l'addition de fer disparaît complètement et que simplement par grillage préalable et addition de poussière légère oxydée de plomb et de matières analogues, le plomb s'obtient à l'état mé- tallique. La réalisation de cette réaction sans interven- tion de fer se fait toutefois notablement plus lentement et nécessite des températures plus élevées, de sorte qu'en général il est plus avantageux de travailler avec une ad- dition de fer d'au moins 50-100 kg. par tonne de concentrât.
Un grillage préalable des sulfures ou la réin- troduction de grandes quantités de poussières légères oxy- dées peut être éliminé par le fait que, pendant le-traite- ment dans le four,d'obtention des métaux, on fait passer
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dans celui-ci des substances gazeuses qui contiennent de l'oxygène libre ou cèdent de l'oxygène par décomposition, comme l'air, la vapeur d'eau, etc.. En même temps que l'obtention de métaux,il se produit alors une volatilisa- tion du soufreà l'état de SO2 et de H2S qui peuvent être traités d'une manière connue pour l'obtention d'acide sul- furique ou de soufre élémentaire.
La réalisation simulta- née de l'enlèvement du soufre et de l'obtention du métal réduit à deux les ;:hases de travail usuellement au nombre de trois, car on doit alors réaliser seulement le procédé d'obtention de métal et le procédé d'affinage. Cette com- binaison présente l'avantage supplémentaire que l'excès de chaleur de la combustion du soufre intervient pour le procédé endothermique d'obtention du métal et qu'on éco- nomise ainsi des matières de chauffage pour ce procédé.
Par la suppression du grillage séparé de la matière de fer formée lors du procédé de précipitation, ou de la matière première lors de la fusion de réaction, les per- tes de métaux totales se réduisent également, pertes qui se produisent en cas de réalisation de toute phase de travail supplémentaire, par départ de poussière, par vola- tilisation, etc..
Les variantes différentes du procédé peuvent comme le procédé décrit en premier lieu, s'exécuter dans des fours quelconques. On a trouvé particulièrement ap- proprié des fours à réverbère et, pour autant que de l'air est amené pour le grillage simultané, également des fours à cuve, des fours à creusets, des fours à sole et des con- vertisseurs.
REVENDICATIONS.
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