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PROCEDE POUR .LA .PRODUCTION DE GAZ, CONTENANT DE L'ANHYDRIDE SULFUREUX,
On sait qu'il est possible de griller les pyrites de fer, sans ins- tallations mécaniques pour les maintenir en mouvement, en utilisant au lieu de ces dernières,le courant de gaz oxygéné nécessaire au grillage. Les pro- cédés consistant à griller les pyrites sous forme pulvérulentes dans des brû- leurs semblables à ceux qui sont utilisés pour les poussiers de charbon, exigent que la majeure partie des particules aient moins de 0,1 mm afin que le grillage s'effectue de façon satisfaisante dans le court espace de temps où les grains passent, en suspension dans le courant de gaz, à travers la chambre de réaction.
Un essai dont on a eu récemment connaissance, suivant lequel des produits concentrés, obtenus par flottation de pyrites arsénifè- res et contenant des métaux précieux sont grillés dans un lit fluidifié pour chasser l'arsenic et le soufre et obtenir des résidus de grillage se prêtant à un lessivage ultérieur avec du cyanure pour la récupération des métaux précieux, a été effectué avec une matière pulvérisée qui, pour 75% à 90%, était constituée de particules d'une grosseur de moins de 0,075 mm jusqu'à 0,001 mm.
Le procédé qui fait l'objet de la présente invention repose par contre sur le fait qu'on a constaté qu'un broyage aussi prononcé des pyri- tes n'est pas nécessaire, mais qu'au contraire, lorsque la grosseur des grains à teneur de sulfure.est notablement et même plusieurs fois supérieu- re à celle qui a été proposée, il est aussi possible d'obtenir à l'échelle industrielle, sans dérangements et avec un excellent degré de grillage, des gaz contenant de l'anhydride sulfureux d'après le principe de réaction au sein d'une couche dans laquelle le produit solide broyé se trouve en mouve- ment bouillonnant, principe déjà'appliqué industriellement dans d'autres cas, en particulier pour la gazéification de lignite et de coke de lignite de faible densité apparente,,
C'est ainsi qu'à partir de pyrites de fer, avec une teneur en arsenic le plus souvent inférieure à 2%, telles qu'elles sont généralement utilisées dans les industries de l'acide sulfurique et de la cellulose sulfitée pour l'obtention de gaz de grillage dans des fours méca-
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niques, des fours tubulaires rotatifs ou des fours pour griller des pyrites en morceaux, la couche étant en repos, on peut produire des gaz de grillage dont la teneur en anhydride sulfureux est aussi forte ou notablement plus élevée que d'ordinaire.
A cet effet on introduit, en continu ou périodique- ment, ces pyrites principalement à grains d'une grosseur de 0,1 mm jusqu'à environ 10 mm (se rapportant aux particules proprement dites et non aux lé- gers agrégats formés de petites particules, tels qu'on les rencontre dans les pyrites humides), dans la couche d'un résidu de grillage correspondant, chauffée à la température de grillage et maintenue en un mouvement compara- ble à celui d'un liquide en ébullition au moyen d'un courant d'air ou¯d'air enrichi en oxygène, pénétrant par le bas de la couche, ainsi qu'au moyennes gaz de 'grillage se f ormant sous forte réaction exothermique .
La pression à laquelle l'air traverse la couche en réaction doit, de préférence, être moins forte que la résistance offerte au gaz, telle qu'elle résulte de la densité apparente de la matière à griller et de la hauteur de la couche au repos. C'est ainsi que dans les gaz qui affluent dans une couche maintenue à la température de grillage par amenée continue de pyrites de fer, alimentée avec de la pyrite d'une densité apparente de 2,2 kilos par litre et consistant, en exploitation, pour la plus grande part en résidus de grillage d'une densité apparente de 1,42 kilo par litre, la hauteur de cette couche en repos étant de 50 cm environ, la chute de pres- sion est seulement de 35 cm de colonne d'eau (y compris la résistance qu'of- fre au gaz la plaque de fond en forme de grille), tandis que la résistance hydrostatique du gaz se calcule,
pour ce résidu de grillage à 71 cm de co- lonne d'eau et, pour la pyrite, à 110 cm. de colonne d'eau.
On obtient, par exemple d'après le présent procédé, en employant de l'air et avec une chute de pression de seulement 35 à 980 cm environ de colonne d'eau, dans une couche d'environ 50 à 100 cm de hauteur, en utilisant des pyrites d'Espagne d'une teneur en soufre de 48%, avec environ 44% de grains de 1 à 2 mm, environ 50% de grains de 0,5 à 1 mm et seulement environ 6 % de grains jusqu'à '0,5 mm, des résidus de grillage (dont environ 30% de pous- sières folles) d'une teneur en soufre de moins de 0,5 % et des gaz de grilla- ge pauvres en oxygène d'une teneur en anhydride sulfureux de 13 à 145. En même temps on prend des mesures appropriées pour empêcher des températures pouvant causer un ramollissement de la matière à griller et éviter de la sorte des dérangements dans la couche en mouvement.
Les particules de pyrites restent alors en moyenne à peine 2 heu- res dans la zone de grillage, tandis qu'il faut plus de 8 heures lorsqu'on utilise les fours de grillage habituels, avec agitateurs mécaniques, et avec lesquels, en utilisant également de l'air, on obtient en général des gaz de grillage d'une teneur en anhydride sulfureux notablement plus faible.
La supériorité du nouveau procédé ressort en outre de la comparai- son suivante : la. matière à griller consistant en résidus de grillage et en quantités plus faibles de pyrites fraîches, est logée dans une maçonnerie cylindrique, en briques réfractaires, d'un diamètre intérieur de 1,6 m, dont le fond présente des ouvertures-pour l'entrée de l'air de grillage. Avec une couche d'une hauteur de 0,5 m, le contenu en matière à griller est, sui- vant la section utile de 2 m2, de 1 m3, ce qui correspond à une quantité d'en- viron 1,5 tonne.
Suivant cette disposition extrêmement simple et d'un fai- ble encombrement, on obtient avec un séjour moyen d'environ 2 heures, un dé- bit de 1,05 tonne de pyrites (correspondant à environ 0,48 m3) par heure et de 25,2 tonnes par jour, donc un rendement plus élevé qu'avec un four de grillage mécanique à étages, d'un rendement de 20 tonnes par jour, d'un dia- mètre extérieur de 6,5 m, divisé en 7 étages ayant chacun une surface de gril- lage utile d'environ;30 m2, et dans lequel le séjour de la marchandise..dépas- se 8 heures.
Si on'donnait au dispositif indiqué ci-dessus un diamètre inté- rieur de 6,2 m, correspondant à une section utile de 30 m2, les autres dimen- sions étant en proportion, on obtiendrait un rendement horaires d'environ 16 tonnes de pyrites, soit environ 380 tonnes par jour,
Le.
présent-procédé offre également de grands avantages sur la méthode de grillage avec-des matières pulvérulentes, étant donné qu'il n'est
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pas nécessaire de procéder à un broyage très fin et que le séchage préalable qui doit aussi être effectué lorsqu'on a à travailler dans le brûleur à - poussiers des pyrites traitées par flottation est supprimé., De plus, tan- dis que le procédé de grillage de matières pulvérulentes fournit souvent un résidu trop fritté et ne se laissant que difficilement travailler dans le cas où, pour autant qu'en plus du fer, il contiendrait encore d'autres constituants qu'il serait intéressant de régénérer, le présent procédé don- ne des résidus qui n'ont pas ces inconvénients.
@ Lorsqu'il s'agit de traiter des sortes de pyrites particulière- ment dures n'ayant qu'une faible tendance à se laisser désagréger, il est indiqué, afin d'éviter des dérangements dans le mouvement bouillonnant, de ne pas prélever la matière grillée uniquement à la partie supérieure de la couche, mais aussi, bien qu'en quantités moindres, au milieu et, si néces- saire, au bas de cette couche.
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-Dans la couche bouillonnante J.1 se produit au cours du travail une certaine répartition des particules à griller et de celles qui sont déjà grillées suivant la grosseur des grains et suivant leur composition, Cette fine répartition est déterminée par la rapidité du grillage qui croît avec la température, par l'effrittement des grains, lequel dépend de l'inten- sité du mouvement bouillonnant et de la dureté de la matière à griller, par les quantités de poussières folles entraînées par les gaz de grillage, et enfin par la diminution de la densité spécifique de la matière à griller pendant le processus de grillage.
Par exemple dans une couche bouil- lonnante ayant au repos 55 cm de hauteur, maintenue à des températures d'environ 800 , consistant en pyrites concassées (grosseur des grains en majeure partie entre 0,1 et 4 mm), la teneur en soufre est de Il,5% dans la couche-inférieure et tombe en général progressivement pour arriver à 1,7 % dans la couche supérieure, la teneur moyenne en soufre de toute la charge étant de 4,5%. Cette répartition est indépendante de la hauteur à laquelle les pyrites sont amenées dans la couche bouillonnante et elle est à attribuer à la densité spécifique plus élevée des pyrites par rapport aux résidus.
Avec cette répartition de la matière à griller, suivant sa teneur en soufre il semble avantageux de retirer le résidu de grillage à la sur- face de la couche qui, lorsqu'elle bouillonne,-atteint une hauteur d'envi- ron 70 à 75 cm. De cette façon on peut en même temps limiter vers le haut la hauteur de cette couche.
Si l'on considère la répartition des grains suivant leur grosseur moyenne, on constate que cette grosseur tombe en général progressivement de 2,2 mm dans la couche inférieure à 1,7 mm dans la couche supérieure. La ré- partition de la grosseur des grains dans l'ensemble de la couche ressort
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du tableau suivant. La c#paràiS"DILa été effectuée entre la couche supérieu- re (hauteur 60 à 75 cm), la couche moyenne (hauteur 20 à 35 cm) et la cou- che inférieure (hauteur 0 à 7 cm).
La hauteur a été calculée à partir du fond de la couche bouillonnante,
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<tb> Répartition <SEP> de <SEP> la <SEP> grosseur <SEP> des <SEP> grains
<tb>
<tb> Grosseur <SEP> des <SEP> grains <SEP> -dans <SEP> l'ensemble <SEP> dans <SEP> 3 <SEP> pàrties <SEP> de <SEP> la <SEP> couche
<tb> de <SEP> la <SEP> couche
<tb>
<tb> (moyenne) <SEP> 60-75 <SEP> cm <SEP> 20-35 <SEP> cm <SEP> 0-7 <SEP> cm
<tb>
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>4 mm 2el% 0,6 % 2,4 .t90 %
EMI3.5
<tb> 2-4 <SEP> mm <SEP> 33,6% <SEP> 22,7 <SEP> % <SEP> 39,0 <SEP> % <SEP> 37,0 <SEP> % <SEP>
<tb>
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1-2 mm 56,6% 62,6 % ',5455 % 5OeO % 0-1 mm gaz 1450 % 3s8 % 4ex % ' ...............-............. # ,,# ,,, ,,#,,, ..#...... ,,,..,. ,.#,,#,,#...,#,,#, ............ --.. .........
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<tb>
Teneur <SEP> en <SEP> soufre <SEP> 4,5% <SEP> 1,7 <SEP> % <SEP> 4,3% <SEP> Il,5 <SEP> % <SEP>
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En enlevant la matière grillée uniquement des couches supérieu- res, on retire donc de la couche bouillonnante moins de particules d'une grosseur de 2 à 4 mm et de ) 4 mm que ce qui correspond à la répartition moyenne des grains. Il se produit donc un enrichissement des couches du bas en ces particules plus grosses, influençant défavorablement le bouil- lonnement, tandis que cet inconvénient ne se présente pas lorsqu'on reti-
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re en outre de la couche bouillonnante,à un ou plusieurs endroits des couches moyennes ou, si nécessaire, des couches situées encore plus bas, des quanti- tés inférieures de matière grillée.
Comme l'indique le tableau la propor- tion de gros grains est plus forte à une hauteur de 20 à 35 cm que dans la couche prise dans son ensemble, de sorte qu'un prélèvement supplémentaire à cet endroit, de résidus de grillage, continu ou périodique, permet de maintenir la répartition la plus favorable pour le mouvement bouillonnant, pour autant que cette répartition ne se fasse pas déjà automatiquement par le frottement et l'effritement des grains sous l'influence du bouillonne- ment intense, ainsi que par l'entraînement de poussières folles,
Les indications données ci-dessus se rapportent à une couche bouil- lonnante qui n'a pas été traitée dans les conditions de réaction les plus favorables, afin de mieux faire ressortir les différences dans le degré de grillage des'diverses couches.
Aune température de grillage élevée, par exemple à 1000 , on obtient dans les couches supérieures et moyennes un ré- sidu de grillage d'une teneur en soufre de moins de-l%, avec dans l'ensem- ble de la couche une teneur moyenne en soufre en conséquence plus faible.
En utilisant des pyrites présentant de plus fortes différences dans la grosseur des grains, par exemple de 0,1 à 8 mm, et d'une structure plus dure, il est indiqué de faire les prélèvements à plus de deux endroits, à différentes hauteurs. Il peut être avantageux dans ce cas de soumettre à un nouveau grillage les quantités inférieures- retirées des couches du bas, ce qui peut également s'effectuer dans une couche bouillonnante en opérant dans des conditions-adaptées à la grosseur plus ou moins forte des grains, en particulier en ce qui concerne la vitesse des gaze introduits,
Exemple 1.
On tamise d'une pyrite fine Rio-Tinto de qualité courante, d'une teneur en soufre de 48%, la fraction présentant une grosseur de grains de 0 à 6 mm. La fraction d'une grosseur de grains de plus de 6 mm, correspon- dant à environ 22% de la marchandise, est réduite au moyen d'un broyeur à cylindres à une grosseur de 6 mm environ et est ajoutée à la fraction prin- cipale tamisée, d'environ 78 %.
Les pyrites ainsi préparées contiennent 0,8 % de particule s de plus de 6 mm, 10,7 % de 4 à 6 mm, 34 % de 2 à 4 mm, 18,6 % de 1 à 2 mm, 15,4 % de 0,5à 1 mm, 17,2 % de 0,1à 0,5 mm et 3,2 % de moins de 0,1 mm. La pyrite est grillée avec de 1'air dans une couche bouillonnante, d'une hauteur de 45 cm au repos, avec une charge horaire de 350 kg de pyrites par m2 de surface de grillage. La température dans la couche bouillonnante est maintenue à 840 . L'air pénètre dans la couche sous une pression correspondant à une colonne d'eau de 45 cm. Les gaz de grillage obtenus contiennent 10,8 % d'anhydride sulfureux.
La teneur en soufre du résidu de grillage est en moyenne de 1,9 %. Dans la couche bouil- lonnante la grosseur des grains est réduite par décrépitation et frottement de telle sorte, qu'y compris les poussières folles, le résidu de grillage ne contient des grains de 4 à 6 mm qu'à raison de 5,4 %.
Exemple 2.
D'un minerai de sulfure de fer et de sulfurè de zinc, d'une te- neur d'environ 75 % de bisulfure de fer, 10,5 % de sulfure de zinc et 12% de gangues, avec les proportions suivantes de grains : 6 à 8 mm 3,7 %, 4 à 6 mm 38,5 % , 2 à 4 mm 35,5 %, 1 à 2 mm 10,5 % et 0 à 1 mm 11,6 %, on tami- se la fraction à grains de 0 à 4 mm, La fraction de 42,2% à grains de plus de 4 mm est réduite également en grains de 0à 4 mm sur un broyeur à cylin- dres et est réunie à la fraction tamisée de 57,6%. La pyrite ainsi prépa- rée est grillée dans une couche bouillonnante d'une hauteur de 50 cm repos, avec une charge horaire de 480 kg par m2 de surface de grillage. La tempé- rature dans la couche bouillonnante est maintenue à environ 1000 .
On ob- tient ainsi des gaz de grillage d'une teneur d'environ 15 % d'anhydride sulfureux et des résidus de grillage d'une teneur en soufre de 0,94%.