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PROCEDE ET FOUR POUR LE GRILLAGE DE SULFURES METALLIQUES.
La présente invention est relative à un procédé et à un four pour le grillage de sulfures métallisés,, tels que pyrites et blendes.
On connaît des procédés et des fours de grillage de minerais sul- furés dans lesquels un fluide de refroidissement circule le long des parois ou dans les parois des fours, de manière à récupérer une partie des calories produites dans la zone d'oxydation, où l'on met du minerai réduit en menus morceaux ou en poudre fine au contact d'un agent oxydant gazeux, tel que de l'air éventuellement enrichi en oxygène.
Dans ces procédés et fours connus, on vise entre autres à refroi- dir les parois délimitant la zone d'oxydation, en vue d'empêcher l'endommage- ment de ces parois et le dépôt sur celles-ci de résidus de grillage, et à ré- cupérer des calories, par exemple en vue de préchauffer l'agent oxydant.
Dans aucun des procédés et fours connus, on n'a songé à réaliser un réglage automatique de la température régnant dans la zone d'oxydation, en'vue de pallier les variations de régime du four et d'obtenir des résidus de grillage présentant une valeur élevée au point de vue métallurgique.
La présente invention a pour objet un procédé et'un four de gril- lage, grâce auxquels on peut, par l'emploi d'un système de refroidissement isothermique, maintenir la température, dans la zone d'oxydation, entre des limites déterminées et effectuer le grillage de minerais sulfurés à tempéra- ture très élevée par exemple à une température de l'ordre de 1300 à 1400 C, sans que des dommages soient causés aux parois du four.
Suivant l'invention, on maintient dans la zone d'oxydation une température comprise entre des limites déterminées, en récupérant partielle- ment les calories de l'oxydation par rayonnement sur une source froide se trou- vant à température pratiquement constante.
Cette source froide est'avantageusement constituée par un liqui- de en équilibre avec sa vapeur qui circule autour de la zone d'oxydation.
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Comme source froide, on peut, par exemple, faire usage d'eau bouil- lante d'oxyde de phényle, de mercure etco..
Pour favoriser la récupération d'une partie des calories engen- drées dans la zone d'oxydation, il est avantageux de faire circuler le liqui- de en équilibre avec sa vapeur, servant de source froide, dans des tubes gar- nissant les parois de la chambre, dans laquelle s'opère le grillage.
Suivant une particularité avantageuse de l'invention, dans le cas où le grillage s'opère par injection de minerai sulfuré pulvérisé et d'air dans la zone d'oxydation, on règle la température régnant dans la zone d'oxy- dation à l'aide de la source froide précitée, de façon que cette température ' excède la température de fusion des sulfures et de tous les produits interné- diaires d'oxydation.
A cette fin, l'agent oxydant gazeux est, de préférence préehauffé, avant son introduction dans la zone d'oxydation, à urne températu- re supérieure à 300 C, cet agent oxydant pouvant même être préchauffé jusqu'à la température à laquelle les sulfures métalliques à griller entrent en igni- tiono
Suivant une autre particularité avantageuse de l'invention, dans le cas où, par exemple, le grillage de minerais sulfurés concassés ou granulés s'opère par la mise en mouvement turbulent des particules de minerais par de l'air, la température est maintenue dans la zone d'oxydation à une valeur in- férieure à la température de fusion des sulfures et des produits intermédiai- res de l'oxydation, en sorte que le grillage s'opère sur des particules de mi- nerais restant à l'état solide.
L'invention permet en conséquence d'adapter la température du four au sulfure à traiter.
Lors du grillage de pyrites dans une zone d'oxydation, maintenue, grâce au procédé suivant l'invention à une température élevée, de l'ordre de 1350 à 1400 C, on peut: , a) obtenir, comme résidu de grillage, de l'oxyde ferroso-ferrique (Fe3O4) aggloméré, dont la valeur métallurgique est, comme on le sait, supé- rieure à celle des résidus ordinaires (oxyde de fer noir et oxyde de fer rou- ge) des fours de grillage; b) obtenir un résidu de grillage plus lourd et plus aggloméré,', affectant la forme de boules creuses, en sorte qu'il y a moins d'entraînement de poussière dans les gaz de grillage;
c) obtenir du fait des hautes températures atteintes dans le four., la plus grande partie des réisuds de grillage sous forme d'oxyde ferroso-fer- rique aggloméré; d) obtenir, par le fait que l'oxyde ferroso-ferrique résiduaire (Fe304) consomme moins d'oxygène pour sa formation que l'oxyde ferrique (Fe2O3), un gaz de grillage (SO2) relativement plus riche en oxygène, et, par consé- -quent.. plus favorable pour une catalyse ultérieure de SO2 en SO3; e) produire du fait de la transmission de chaleur par rayonnement directement dans la chambre de combustion à haute température, le maximum de vapeur d'eau sous pression élevée ; f) obtenir une meilleure désulfuration;
en effet, grâce à la tem- pérature élevée, même le soufre considéré comme inexpugnable dans les autres procédés, est presque totalement éliminé sous forme de SO2, car on atteint les températures de décomposition,de la.plupart des sulfates en oxyde et SO2; g) empêcher 1-'adhérence de. particules aux parois, malgré la tempé- rature élevée, grâce au. système de refroidissement.
Il est en effet bien connu que dans les fours à parois réfractai- res non refroidies, ou refroidies dans le seul but d'assurer la protection
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des réfractaires, les températures atteintes à la paroi interne du four per- mettent le collage aux parois des minerais traités, ce qui provoque de graves perturbations pouvant aller jusqu'à l'arrêt du four, à moins que l'on utili- se des expédients pour réaliser à la paroi intérieure du four, un refroidis- sement brusque, lesquels expédients ne peuvent finalement que nuire au gril- lage proprement dit.
A la connaissance de la demanderesse,on ne connaît pas de procé- dé de grillage présentant à la fois tous les résultats avantageux énumérés ci-dessus.
Le four suivant l'invention se caractérisé essentiellement par le fait que les parois de la chambre d'oxydation comportent des conduits parcou- rus par un liquide en équilibre avec sa vapeur et communiquent avec au moins un collecteur comportant une chambre de vapeur, les conduits précités étant avantageusement constitués par des tubes verticaux tapissant la paroi de la chambre d'oxydation. Ces tubes peuvent être nus ou protégés par des éléments conducteurs de la chaleur et éventuellement par une mince couche de matière réfractaire.
Suivant une autre particularité de l'invention, on peut employer de la pyrite crue humide. La pyrite humide n'est pas injectée directement dans le four par un brûleur, mais après délayage avec de l'eau, la boue de pyrite est reprise par une pompe et injectée dans un gicleur où débouche une arrivée d'air et de vapeur. L'eau est vaporisée et la combustion de la pyri- te séchée s'effectue dans la zone chaude du four.
Ceci permet d'alimenter le four en pyrite humide sans nécessité d'un séchage préalable.
Comme il a été signalé plus haut, on peut, grâce à la présente invention, réaliser dans un four de grillage un réglage automatique de la température régnant dans la chambre d'oxydation. En effet, les tubes à cir- culation d'un liquide en équilibre avec sa vapeur, tel que l'eau bouillante, forment avec le collecteur auquel ils sont reliés, un système strictement isothermique, qui absorbe la,chaleur de la zone d'oxydation, en étant tou- jours à la même température (température de l'eau bouillante en équilibre avec sa vapeur).
Cette particularité est déterminente pour le réglage automatique de la température régnant dans la zone de réaction.
En effet, dans le four suivant l'invention, la chaleur est ab- sorbée par l'eau bouillante circulant dans les tubes, par rayonnement di- rect, c'est-à-dire suivant une fonction proportionnelle à (Tl)4 - (T)4, et T1 étant la température absolue du gaz réactionnel dans le four,
T2 étant la température absolue de la paroi des tubes à circula- tion d'eau et de vapeur.
Comme T2 est une constante et comme le coefficient de transmission de la chaleur entre les tubes et le liquide y circulant est très éle- vé, l'absorption de la chaleur radiée par les parois du four croît avec la quatrième puissance de la température régnant dans le four. On voit donc qu'avec le four suivant l'invention, il suffit d'une variation de quelques degrés de la température régnant dans le four, pour équilibrer des variations importantes du régime de celui-ci.
Grâce au système isothermique de refroidissement par circula- tion d'eau bouillante dans des tubes, on peut maintenir la température ré- gnant dans le four à peu près constante, malgré des variations importantes du régime.
La figure 1 des dessins annexés au présent mémoire montre graphi- quement que la température régnant. dans la chambre d'oxydation d'un four sui- vant l'invention reste constante, malgré d'importantes variations de la quan- tité de pyrite introduite par heure dans le four.
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Quant à la figure 2, elle montre schématiquement, en partie en élévation, un four de frillage de sulfures métalliques suivant l'invention,
Sur le graphique de la figure 1, on a porté, en abscisse, le . temps s'écoulant à partir de la mise en régime d'un four suivant l'invention . et, en ordonnée, d'une part la température maintenue dans la zone d'oxyda- tion par la source froide et, d'autre part, la charge de pyrite introduite par heure dans le four.
La ligne A en trait plein montre la constance de la température obtenue dans le four,malgré les variations indiquées par la courbe en traits interrompus B, de la charge de pyrite introduite dans le four.
Le four représenté à la figure 2 comporte essentiellement une cham- bre de réaction ou d'oxydation 8 supérieure, une chambre de refroidissement 9 inférieure, un récupérateur 10 et un système d'alimentation 5 ou 5'.
Le système d'alimentation 5 se compose d'un séparateur du genre cyclone 1 dans lequel on introduit en 2 de la pyrite ou autre minerai sulfuré et une partie de l'agent oxydant gazeux, tel que l'air. A la base du sépara- teur cyclone 1, le minerai en grains, séparé du minerai en poudre, est recueil- li et envoyé par un conduit 3 à la partie supérieure du four. A ce minerai est ajouté en 6 de l'air ou autre agent oxydant avantageusement préchauffé.
Quant au minerai en poudre, il est évacué du séparateur cyclone 1 par un con- duit 4 débouchant dans la partie supérieure du séparateur. Ce minerai en pou- dre, est additionné en 7 d'air éventuellement enrichi en oxygène, avant d'être introduit latéralement dans la chambre de réaction 8 du four. Dans la chambre de réaction, le grillage du minerai s'opère suivant l'invention, à températu- re élevée, par exemple, dans le cas de pyrites, à 1350 - 1400 C.
Une partie des calories formées par la réaction d'oxydation exothermique entre le mine- rai et l'agent oxydant fortement préchauffé est récupérée dans un système iso- thermique, formé par des tubes 12 parcourus par de l'eau bouillante ou par m autre liquide en équilibre avec sa vapeur, et par un collecteur 13 extérieur au four, auquel ces tubes sont reliés et qui comporte une chambre de vapeur 14. Grâce à ce système isothermique il est possible de maintenir la tempéra- ture régnant dans la chambre d'oxydation 8 entre des limites très étroites, quelles que soient les variations de la charge de minerai introduite, en con- tinu, dans le four.
Le gaz de grillage (SO2) formé est évacué du four en 21, après avoir traversé le surchauffeur 15 et l'échangeur ou récupérateur 10. L'entrée d'air froid dans le récupérateur 10 se fait en 21 et la sortie d'air chaud en 22. Quant aux résidus de grillage, ils sont évacués en 11.
Des évacuateurs de poussières sont prévus sous la chambre 10 et sous le conduit réunissant les chambres 9 et 10, dans lequel est monté le surchauffeur 15. La disposition des trémies de vidange permet une élimination sélective des poussières.
Suivant une autre particularité de l'invention, le système d'ali- mentation 5' (représenté en traits mixtes) peut consister, par exemple, en un mélangeur 16, muni d'un agitateur 17, dans lequel on introduit en 24 la pyrite crue humide éventuellement additionnée d'eau d'appoint en 23. Une pom- pe 18 reprend la boue formée dans le mélangeur 16 et l'introduit par un con- duit 25 dans un gicleur 19 où aboutissent en 20 une arrivée d'air et/eu de vapeur et en 6 une première partie de l'air de combustion. A la température régnant dans le haut de la chambre 8, l'eau est directement vaporisée et le minerai sec brûle dans la chambre de réaction 8.
Des essais ont montré que le rendement du four suivant l'inven- tion, dépasse largement celui.de.fours connus, dans lesquels il nest pas fait usage du système isothermique susdécrit. Ainsi, on peut, dans le four suivant l'invention, griller plus de 200 Kgs depyrites par heure et par mètre 'cube de chambre d''oxydation, alors que dans les fours de grillage connus, ce rendement est nettement moindre et peut descendre jusqu'à 50 Kgs/h de pyrite par m3 de chambre d'oxydation.
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Il est évident que l'invention n'est pas exclusivement limitée à un procédé et à un four tels que décrits plus haut, et que diverses modifi- cations peuvent être apportées dans la constitution, la disposition et la na- ture des éléments intervenant dans la réalisation du procédé et du four sui- vant l'invention, à condition que ces modifications ne soient pas en contra- diction avec l'objet des revendications suivanteso
Ainsi, on pourrait prévoir une introduction de pyrite en poudre en plusieurs endroits sur la périphérie de la chambre d'oxydation 8.
REVENDICATIONS.
1. Procédé de grillage de sulfures métalliques dans lequel on met les sulfures métalliques en présence d'un gaz contenant de l'oxygène dans une zone d'oxydation à température appropriée et on récupère partiellement les ca- lories de l'oxydation, caractérisé en ce qu'on maintient dans la zone d'oxy- dation une température comprise entre des limites déterminées, en récupérant partiellement les calories de l'oxydation par rayonnement sur une source froi- de de température constante.