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PROCEDE D'ENRICHISSEMENT DES MINESRAIS DE FER
Des procèdes sont connus par lesquels le minerai de fer est calciné, puis après broyage plus ou moins poussé, trié, par suite enrichi par voie électro-magné- tique.
Dans certains de ces procédés, le minerai est cal- ciné en atmosphère oxydante, dans d'autres, le mine- rai est calciné, à température plus ou moins-élevée, en atmosphère réductrice. Parfois, le minerai est brusquement refroidi dans l'eau.
Dans d'autres cas, le minerai est calciné en at- moshère oxydante, puis refroidi par les gaz réducteurs, qui récupèrent les calories en provenance du minerai incandescent et servent ensuite à son chauffage.
L'expérience a prouvé que ces procédés pouvaient présenter des inconvénients, soi<t que tous les mine- rais ne puissent être magnétisés, ou que l'indice de magnétisme soit insuffisant pour faite la purification dans un. champ à basse intensité, soit que la stabi- lité de l'oxyde magnétique obtenu soit imparfaite, soit encore, qu'à la fabrication industrielle, des per- tes notables viennent rendre le procédé inexploitable.
Le procédé objet de l'invention a pour but d'ob- @ier à ces différents inconvénients, et de permettre de traiter tous les minerais de fer magnétisables dans les meilleures conditions thermiques et avec la moindre dépense d'énergie.
De plus, il rend possible l'obtention d'un complexe magnétique composé de Fe304 et de Fe 0.
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D'après le procédé, objet de l'invention, le minerai, soit tel qu'il vient de la mine, soit préalablement enri- chi'par un procédé mécanique ou hydro-mécanique connu est de toute façon, granulé à un calibre inférieur à est; 12 millimètres, par tout appareil approprié ne donnant autant que possible que peu de fines poussières.
Le minerai,.ainsi préparé, est soumis à l'ensemble des traitements et opérations ci-après précisés, l'in- vention consistant en la combinaison des moyens mis en oeuvre.
Il est grillé et calciné dans un four rotatif à chauf- fage méthodique, le minerai cheminant en sens inverse du courant gazeux de chauffage. Le four est garni inté- rieurement d'un briquetage réfractaire, de préférence muni d'un dispositif approprié de brassage.
Dans la première partie du four, c'est-à-dire de l'entrée du minerai froid jusqu'à ce qu'il atteigne la température optima de magnétisation, le minerai est chauffé en atmosphère oxydante dans laquelle le rapport
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u est voisin de 0.1 ou de préférence en atmosphère CU2 suroxydante à rapport 0 allant jusqu'à 0.3 et 0.6, tan- C02 dis que dans la zone chaude, il l'est en atmosphère ré- ductrice, :le rapport Réducteurs étant, éventuellement Cor suffisant pour réduire partiellement le fer à l'état de Fe 0.
Dans ces conditions, dans la zone oxydante, le mine- rai est déshydraté, désulfuré, décarbonaté, le fer est peroxydé, et les calories du combustible sont tota- lement employées. Dans la zone réductrice chaude, le peroxyde de fer est transformé en oxyde salin magnéti- que. De toute façon, le passage de l'atmosphère oxydante à l'atmosphère réductrice doit être aussi brusque que possible.
Ceci a, entre autres. les avantages suivants: abaissement ( 50 à 100 C. ) dans certains cas mine- rais non calvaires par exemple ) et pour un minerain donné, de la température de sensibilisatior ou de magné- tisation, c'est-à-dire de la température maxima:à la- quelle le minerai est porté à la fin de la phase oxy dante, juste gavant le début de la phase réductrice ; réduction, en cas de besoin, d'une partie du fer, si
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le rapport Réducteurs ¯ est sul'1'Ísamment élevey comme C0' mentionné plus haut. Le chauffage du minerai en deux atmosphères est réalisé par des moyens connus.
La température de magnétisation varie suivant La nature et de l'état du fer (, oxyde, carbonate, etc...); elle est comprise entre 650 et 1.000 C.
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Le chauffage réducteur est réalisé avec un mélange combustible gazeux, liquide ou solide ) - air, à dosage d'air variable suivant le rapport Fe Q que F&,U4 l'on désire obtenir, l'air secondaire nécessaire à la
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. combustion complète des gaz, suivant le rapport-requise @ dans les gazbrûlés, étant injecte en un seul point pour awoir le passage brusque de l'atmosphère suroxydante à
1'.atmosphère réductrice.
A sa sortie du four rotatif, le minerai incandescent @ombe, à l'apri da l'air, dans un dispositif extincteur, en passantpar un appareil étanche appropri@ qui évite toute communication entre l'atmosphère du four''rotatif et l'extincteur; ce procédé et ce dispositif ont pour objet d"éviter toute entrée de vapeurs ou de poussières provenant de l'étonnement du minerai incandescent dans le liquide extincteur, vapeurs et poussières ayant, sans ce dispositif, le grave inconvénient de perturber l'atmosphère du four, et de réduire considérablement la température des flammes ou des gaz de chaufiage.
Le minerai magnétisé et incandescent en tombant dans le liquide extincteur étonne à tel point que, avec beau- coup de minerais, le broyage se fait dans des conditions de remarquable facilité, et avec une dépense de force ' insignifiante.
Le processus selon l'invention a également pour avantages: a) - de produire une sorte de concentration de l'oxyde magnétique qui permet une élimination aussi totale que possible de la guangue b) - de donner à la magnétite son. indice de magnétisme maximum permettant la purification électro-magnétique sans pertes comme il sera exposé ci-après. Dans le cas où la réduction est poussée partiellement jusqu'au stade FE 0, le Fe304- étant à haute indice de.magnétisme et associé au Fe 0, il n'y a pas de perte à la sépa- ration électro-magnétique telle que décrite ci-après.
Sous eaù, la magnétite brute éteinte est broyée à un degré de finesse variable suivant l'hétérogénéité originelle du minerai.
Ensuite, au moyen d'un dispositif électro-magnétique par voie humide, la magnétite ou le complexe magnétique Fe304 et de Fe 0 est séparée de sa gangue et est re- cueillie sous forme de boue qu'il suffit ensuite de sècher par un dispositif connu approprié pour obtenir l'oxyde de fer salin magnétique en poudre, à un haut degré de pureté.
Cet oxyde, propre .aux différents emplois connus de la magnétite constitue en outre une matière première sidérurgique remarqualle qui, dans de nombreux cas, peut êmme servie à l'élaboration directe de l'acier au four électrique.
La présente invention s'applique également à l'en- richissement en fer du minerai pourpre de pyrites, .communément connu sous le nom de " cendres de pyrites "
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et constitué par les résidus de grillage des pyrites de fer employées dans la fabrication de l'acide sulfu- rique.
Ces cendres de pyrites, bien qu'étant un produit industriel, sont considérés comme un véritable minerai de fer, puisqu'elles en ont toutes les caractéristiques; cependant, elles ont une teneur plus ou moins élevée en éléments nuisibles à leur emploi en sidérurgie et en métallurgie, éléments s'y rencontrant en plus ou moins grand nombre et dans des proportions extrêmement va- riables. Outre les métaux précieux, or et argent, ces éléments sont, notamment: le soufre, le cuivre, le zinc le plomb, l'arsenic, l'antimoine, le cobalt, le titane etc...
Ce procédé d'enrichissement des minerais de fer appliqué'au minerai pourpre de pyrites, considéré com- me minerai de fer artificiel, permet d'obtenir un con- centré magnétique à l'indice de magnétisation opti- mum encore jamais obtenu, même en partant de minerais naturels, et d'éliminer, dans toute la mesure du pos- sible, les corps considérés comme impuretés par la mé- tallurgie et la sidérurgie, tout en facilitant leur récupération.
Dans la phase suroxydante du traitement, tous les corps susceptibles d'être éliminés dans une atmosphère à grand excès d'oxygène: soufre, zinc, arsenic, sont entraînés dans les fumées. Dans le cas de soufre dit inexpugnable, une certaine partie de celui-ci revient à l'état de sulfure dans la zone réductrice et l'ex- tinction dans l'eau de la magnétite brute, l'élimine, tout au moins partiellement, par suite de la formation d'hydrogène sulfuré qui, soluble dans l'eau, est éli- miné lors de la séparation magnétique. le Zinc et l'arsenic entraînés par les fumées, sont transformés en oxydes lesquels, étant donné leur den- sité et leur état d'extrême division, peuvent être ai- sément récupérés dans ces mêmes fumées.
Il suffit de récupérer d'abord par gravimétrie les poussières pro- venant de la dissociation mécanique des cendres traitées pour, ensuite, recueillir par séparation électrosta- tique, par exemple, les poussières fines riches en oxyde de zinc et en anhydride arsénieux.
Les gaz ainsi épurés peuvent ensuite, si la tenènr initiale en soufre du minerai pourpre traité est suf- fisante, être soumis à l'un quelconque des procédés connus en gue de la récupération du SO2, soit à l'état de SO2, soit à l'état ±/ d'acide sulfurique H2 SO4 ou encore de soufre.
Quant aux autres impuretés, elles sont éliminées différemment et dans des proportions variables selon leur mode d'association aux composés du fer dans les
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cendres originelles, mais dans des proportions optima du fait de l'indice de magnétisme du produit élaboré.
Lorsque la texture est hétérogène ( c'est notamment le cas de nombre@@es cendres de pyrites renfermant du blomb, du cuivre, etc..) les impuretés partent gans difficulté dans les gangues lors de la séparation ma- gnétique. Dans d'autres cas ( lorsque, par exemple, dans une pyrite crue le cuivre se trouve à l'état de sulfure double de fer et de cuivre ), les impuretés dont intimement unies au fer et, après broyage, donnent nais- sance à des particules à indice de magnétiâation beau- coup plus faible que les particules de magnétite pure.
de sorte que, si cela est utile, elles peuvent être éliminées en diminuant l'intensité du champ magnétique du séparateur électro-magnétique, lequel ne retient alors que les particules les plus magnétiques et laisse passer les particules les moins magnétiques renfer- mant les impuretés . éliminer. Le séparateur ou trieur magnétique fonctionne, dans ce cas, comme " sélecteur magnétique ", ce qui n'est possible, précisément, qu'à cause de l'indice de magnétisme ,.du produit obtenu suivant les perfectionnements au procédé faisant l'ob- jet du présent brevet.
Le procédé s'applique aussi bien au minerai pour- pre de pyrites ordinaire, qu'aux cendres de pyites lavées'ou provenant elles-mêmes de pyrites lavées.
Dans les formes d'exécution,, particulières décrites ci-dessus, le combustible utilisé pour le grillage est du gaz, du charbon pulvérisé, etc.... qui, avec un peu d'air primaire, fait office de réducteur et qui sert ensuite au chauffage dans la zone oxydante ou suroxydante grâce à l'apport d'air secondaire, les pro- priétés calorifiques du combustible étant ainsi plei- nement utilisées.
Dans les conditions économiques de certains pays, il peut être intéressant de recourir à l'énergie élec- trique comme générateur de chaleur, les gaz réducteurs étant seulement nécessaires pour la réduction chimique de-la matière préalablement chauffée et suroxydée.
Pour ce faire, on grille le minerai en milieu oxy- dant dans un premier four rotatif, chauffé par un moyen électrique, on fait ensuite passer le produit obtenu dans un second four rotatif dans lequel on fait circuler, en sens inverse du sens de déplacement du dit produit, des gaz réducteurs qui prennent de l'oxy- gène au produit incandescent et qui sont ensuite di- rigés dans le premier four où ils vont servir d'appoint calorifique au chauffage de ce premier four.
Dans une mise en oeuvre particulière du prodédé selon l'invention, le traitement peut être réalisé dans deux fours rotatifs superposés. Le four supérieur assure le chauffage oxydant ou suroxydant au moyen d'air chaud produit par un générateur électrique? A cet air
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chaud viennent s'ajouter les gaz réducteurs en partie oxydés par leur combinaison avec l'oxygène de la matière en traitement dans le deuxième four ou four intérieur. A la sortie du premier four, le produit tombe, par un dis- positif étanche, dans le deuxième four rotatif qui est de plus petite dimension.. Les gaz de réduction circu- lent, dans ce deuxième four, en sens inverse de la ma- tière.
Ils prennent de l'oxygène au produit incandes- cent et, par une tubulire calorifugée, vont servir d'ap - poi.nt calorifique au chauffage du premier four.
Le produit magnétisé sort du deuxième four par un dispositif étanche pour être stabilisé par extinction, comme il est décrit au brevet principal.
Au moyen du procédé décrit ci-dessus, on peut.faci- lement réduite de 60 à 70 % la dépense en combustible, l'énergie électrique fournissant alors la majeure partie des calories nécessaires au chauffage de la matière en milieu oxydant ou suroxydant. Par comparaison aux autres modes de chauffage, le rapport 0 nécessaire dans la
C02 zone suroxydante peut être plus facilement atteint.
REVENDICATIONS ------------------------
L'invention a pour objet un procédé d'enrichissement des minerais de fer caractérisé par la combinaison des moyens ci-après mis en oeuvre successivement.
1 ) le minerai brut ou préalablement enrichi par un procédé mécanique ou hydro-mécanique est granulé à un calibre inférieur à 10 ou 12 millimètres;
2 ) - le minerai préparé selon 1 est grillé ou calci- né dans un four rotatif à chauffage méthodique, garni intérieurement d'un briquetage réfractaire, de préfé- rence muni d'un dispositif de brassage ;
3 ) - dans le four selon 2 , le minerai, d'abord chauffé en milieu oxydant ou suroxydant, l'est ensuite en atmosphère réductrice, un excàs de réducteur permet- tant, si désiré, une réduction partielle du fer à l'é- tat de protoxyde de fer.
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