<Desc/Clms Page number 1>
PROCEDE DE GRILLAGE DE MATIERE CONTENANT DE LA PYRITEo
La présente invention est relative à un procédé et à une instal- ,-ion pour le traitement de matière contenant de la pyrite pour produire de l'amjudrode sulfureux et une matière contenant de 1'oxyde de fer.
Actuellement, il existe une grande pénurie de soufre, et on uti- lise de la pyrite en proportion augmentant encore davantage, comme matière première pour la production diacide sulfurique et de liqueur de bisulfite pour l'industrie de la cellulose. Toutefois, il existe également une grande pénurie de pyrite. De nombreux gisements de pyrite ne peuvent être traités économiquement. La production d'anhydride sulfureux par grillage et par d'autres traitements de pyrite est coûteuse comparativement à la production d'anhydride sulfureux par combustion de soufre élémentaire de sorte que le soufre sous sa forme élémentaire est plus recherché et doit également être ,. vendu à un prix considérablement plus élevé.
Par suite de ces faits, de nombreuses;propositions ont été faites pour rendre l'opération de grillage de pyrite aussi économique que posibleo Un moyen d9atteindre ce but consis-. te à améliorer la qualité des résidus de pyrite demanière à les rendre uti- lisables comme matière première pour la production du fer. Un autre moyen consiste à récupérer et utiliser la chaleur dégagée dans l'opération de gril- lage. On a pu atteindre ce but dans une certaine mesure par l'introduction de fours de grillage en suspension et récemment également par des appareils de grillage à fluidification. En utilisant la chaleur des gaz dégagés de ces fours, des quantités considérables de vapeur d'eau.peuvent,être produi- tes .
Récemment, on a proposé un procédé de traitement de pyrites dans le but d'obtenir du soufre sous sa forme élémentaire et de l'amjudrode sulfureux par grillage de la pyrite sur une .grille mobile, en faisant passer de Pair à travers la pyrite. La pyrite de flottation, ,genre de pyrite, qui a été utilisée dans ce cas, est préparée avant la phase de grillage de facon qu'elle se présente sous forme de granules. L'opération est un genre de gril-
<Desc/Clms Page number 2>
lage par agglomération, produisant du soufre élémentaire, de l'anhydride sulfureux et de l'oxyde de fer Fe304 contenant du soufre. On peut alors vendre le soufre aux fabricants d'acide sulfurique, aux usines à sulfite et autres consommateurs de soufre. Pour rendre le procédé économique, on doit produire de l'acide sulfurique au moyen de l'anhydride sulfureux résultant-,. de l'opération.
Dans le cas où cet acide sulfurique ne peut être consommé à l'endroit où on le produit, de grands frais résultent de son transport aux consommateurs. A cause de ce fait, le procédé n'est d'ordinaire pas écono- mique à effectuer en pratique parce que la plupart des gisements de pyrites sont situés très loin des consommateurs d'acide sulfurique. En outre, il n'est pas possible de récupérer et d'utiliser la totalité de la chaleur de- combustion de la pyrite parce que la température des gaz qui se dégagent du ¯grillage- par agglomération est trop faible du fait qu'on veut obtenir du sou- fre élémentaire.
D'autre part, la pyrite est plus facile à transporter et à manipuler que le soufre et elle exige un espace d'emmagasinage qui est d'en- viron 15% inférieur à l'espace requis à l'emmagasinage de soufre. En outre, les problèmes d'emmagasinage sont plus compliqués en ce qui concerne le sou- fre que la pyrite par suite des risques d'auto-allumage. On peut emmaga- siner la pyrite à l'air libre, ce qui est pratiquement impossible quand il s'agit de soufre. En ce qui concerne la chaleur de combustion provenant du- fer, la pyrite fournit environ deux fois autant de chaleur par unité de soufre que ne le donne le soufre élémentaire- (Brimstone}.
Dans le cas où on prépare le soufre à la mine comme on le décrit plus haut, la quantité totale d'oxy- gène de l'aggloméré de minerai de fer doit être transportée à côté du soufre et du fer-de la pyrite.
Le but primaire de la présente invention est de produire de fa- çon simple à partir de pyrite, un gaz riche en anhydride sulfureux par une opération de grillage peu coûteuse, pouvant s'effectuer dans la fabrique ef- fective d'acide sulfurique ou l'usine à sulfite.
Un autre but consiste à produire un aggloméré de minerai de fer de haute qualité,ayant une faible teneur en soufre, une grande résistance mécanique, une teneur élevée en fer et un degré d'oxydation élevé.
Un autre but est de récupérer sous forme de vapeur, une grande quantité de la chaleur dégagée.
Une utilisation convenable des avantages de la pyrite mentionnés plus haut conformément à la présente invention, donne lieu à une telle rédm - tion des frais de production d'anhydride sulfureux que de nombreux gisements de pyrite ou de minerais de cuivre, zinc, plomb, nickel et cobalt contenant de la pyrite, qui étaient auparavant inéconomiques à traiter, peuvent mainte- nant être utilisés.
Une réalisation du procédé de l'invention va être décrite dans ce qui suit uniquement sous forme d'exemple. Suivant le procédé, on préfère effectuer un grillage et une distillation de soufre à partir de petits boulets de pyrite de flottation sur une grille fixe ou mobile. On peut également uti- liser de la pyrite en morceaux, mais une pyrite de ce genre est d'ordinaire insuffisamment pure pour être utilisée comme matière première pour la fabri- cation de fer. On peut facilement préparer les boulets dans un tambour de . , granulation quand on utilise des fines de pyrite humides.
Pour augmenter :la résistance mécanique des granules résultants ,on peut utiliser un liant,. tel que le chlorure de caleium, le chlorure de magnésium, le sulfate de fer et d'autres agents aptes à absorber l'eau de cristallisation ou de l'argile, ben- tonite ou de la liqueur résiduaire sulfitique. Touefois, un tel mélange de liant n'est d'ordinaire pas nécessaire. Les granules sont disposés sur une grille, en forme de couche, qui est ensuite allumée / par exemple à partir -de la face supérieure, et on fait passer ou on insuffle un dourant d'air à tra- vers la grille et la couche. Latome de soufre de la pyrite le plus facile à séparer distille alors sans brûler.
En relation directe avec' la charge, de préférence en-dessous et au-dessus de la grille, on dispose un chambre de
<Desc/Clms Page number 3>
combustion, dans laquelle on brûle le soufre sublimé et on le refroidit par la partie de la charge qui se déplace lentement par rapport à la direction
EMI3.1
du courant de gaz et qui est encore humide. Si c1> est nécessaire, on peut ajouter de l'air de combustion supplémentaire à la chambre de combustion.
Dans l'opération, on obtient une température des gaz d'environ 1000 C. On
EMI3.2
fait passer le gaz qui quitte la chambre de combustion à travers une cha-u--t dière des gaz dégagés. On produit de très petites quantités de poussières.
La matière grillée est entièrement agglomérée, mais en général elle renferme trop de soufre pour pouvoir être utilisée comme agglomérat de
EMI3.3
fer de sorte quilelle doit être soumise à un traitement supplémentaire sous forme de grillage, à l'aide duquel on récupère substantiellement-la totalité du soufre résiduaire.
Dans le cas où il reste 6-20% de soufre- d'ans- le -produit résultant de la première phase de grillage, on obtient un gâteau d'aggloméré fondu très fragile et facile à broyer. On le broie à une dimension moyenné
EMI3.4
de particules ayant un diamètre qui ne dépasse par par exemple 4mm., on 1,Jhu- midifie et on l'agglomère de façon connue dans un autre appareil de grillage
EMI3.5
ou d9agglomération, dans lequel on obtient un aggloméré substantiellement exempt de soufre, très résistant et facile à,réduire.
On fait circuler les,- gaz dégagés dans ce second appareil à travers le premier appareil, et il constitue ainsi la totalité ou une partie de Pair de combustion nécessaire,. et/ou on Inutilisé comme air de combustion pour brûler le soufre élémentaire dans la chambre de combustion associée au premier appareil de grillage. De cette manière on utilise de façon effective, à la fois la chaleur et le sou- fre des gaz qui se dégagent à la phase additionnelle ou seconde phase de gril- lage.
Il est d'ailleurs également possible d'utiliser dans la premiè- , re aussi bien que dans la seconde phase, des additions de matière de retour provenant d'une autre phase de grillage. Comme d-ordinaire dans certains pro- cédés connus, il est également possible de faire circuler du gaz contenant de l'anhydride sulfureux provenant dune quelconque des chaudières vers la première phase de grillage, mais ceci n'est pas toujours nécessaire conformé- ment au procédé de la présente invention, qui a pour but de produire la quan- tité maximum non pas de soufre élémentaire mais de gaz anhydride sulfureux.
Dans certains cas., il est désirable d'obtenir comme produit fi- nal de 1?opération, une matière grillée convenant à l'emploi comme matière première quand on l'agglomère dans une installation d'agglomération sise à un- autre endroit, par exemple dans une usine sidérurgique. Dans ce -cas, on
EMI3.6
peut effectuer le grillage de la seconde phase du procédé de la manière ordi- naire. Le produit grillé obtenu alors à la seconde phase ou phase addition-
EMI3.7
nelle de grillage, est toutefois mieuti1isable pour être transporté et ag- gloméré que des produits pouvant être obtenus par des opérations de grillage ordinaires.
Ainsi, quand on obtient un produit aggloméré dans la première phase, on peut donner à la matière avant la seconde phase une dimension de particules désirée quelconque de manière à ce qu'on puisse obtenir dans la se- conde phase une matière à grosses particules plus compactes. En outre, on choisit le pourcentage de soufre de la matière grillée de la première phase de manière à rendre autogène le grillage de la seconde phase.
De peties quantités de Cu, Zn, Ni, Co, Au, Ag et de substances similaires qui n'ont pas été séparées lors de la concentration de la pyrite peuvent être volatilisées sous forme de chlorures si on ajoute à la charge
EMI3.8
dans l'une ou l'autre des phases d9aggloeration ou de grillage, des chloru- res appropriés tels que CaCl2, MgCl2, NaCl, FeCl3ou analogues. On peut éga- lement utiliser du chlore pur et, au eours dressais on a trouvé qu'il con- vient de traiter la pyrite par du chlore gazeux déjà avant la première phase de grillage. Le chlore gazeux réagit avec les sulfures de ces'métaux déjà à la température ordinaire, en formant des chlorures qui sont volatilisés dans la phase ultérieure de grillage.
On peut récupérer les chlorures formés en utilisant des filtres électriques tels qu'un appareil Cottrell. Comme le chlo- re libre ou l'acide chlorhydrique ne sont pas désirables dans les gaz sulfu-
<Desc/Clms Page number 4>
reux pour la fabrication d9acide sulfurique ou pour la production de liqueurs de cuisson dans les usines à sulfite, on peut séparer ces substances des gaz par lavage, par exemple par de l'eau ou par de la chaux, ou par de la pierre.. de chaux contenant de l'eau. On peut effectuer le lavage dans un sorubber- venturi, une liqueur de lavage convenable consistant en une suspension de chaux. On peut alors ajouter le chlorure obtenu, tel que le chlorure de- cal- cium, comme agent de chloruration à une charge fraîche.
Des essais ont montré qu'un nouveau grillage de la matière pro- venant de la première phase de grillage peut-être effectué directement sur le même appareil en allumant de nouveau le gâteau de matière grillée à partir de la surface par un brûleur à huile ou à gaz ou analogue. On obtient de cette manière une- teneur en soufre suffisamment faible pour le traitement au haut- fourneau. Toutefois, le procédé suivant lequel on broie et humidifie le pro- duit obtenu dans la première phase de grillage, fournit un aggloméré de résis- tance plus élevée et de teneur en soufre pisé basse.
Egalement dans le cas où on effectue la seconde phase de grilla- ge après avoir broyé et humidifié le gâteau de matière grillée, il est possi- ble de réaliser l'opération complète sur un seul appareil d'agglomération.
Dans ce but, on peut disposer la charge humidifiée au-dessus de la charge de pyrite allumés dans la première phase de grillage immédiatement après la fin de l'allumage. On effectue ainsi l'opération d'agglomération en deux coucher- séparées sur le même appareil. Toutefois, dans ce cas, il est nécessaire de-- maintenir l'agglomérat complètement grillé séparé de la matière à griller contenant du soufre. On y arrive aisément en disposant entre ces deux couches, une couche consistant par exemple en aggloméré broyé exempt de soufre ayant une dimension moyenne de particules par exemple d'environ 20-400mm de diamètre.
Quand on effectue le grillage en introduisant de l'air ou des gaz contenant 802-02 par le dessous, on peut effectuer l'opération de grilla- ge d'une manière analogue à la combustion du charbon sur une grille de chau- dière à vapeur fixe ou mobile ou analogue le soufre étant brûlé au-dessus de la surface supérieure de la couche. Quand on allume la charge, il est possL- ble, comme c'est le cas quand on brûle du charbon sur une grille mobile, d'utiliser la chaleur radiante du four d'allumage.
Les avantages du nouveau procédé sur le grillage au four à soles' multiples résultent clairement de la description de l'opération donnée plus haut et n'ont pas besoin d'être développés particulièrement. Par rapport au grillage ordinaire en suspension, on peut constater entre autres les avanta- ges suivants : l.- Une plus grande insensibilité aux arrêts de l'opération.
2.- Il n'est pas nécessaire de sécher et de broyer les concen- trés.
3.- Il ne se produit pas de poussières (la production de pous- sières dans le grillage en suspension est d'environ 30%).
4.- On obtient une matière agglomérée.
5.- Les frais de construction sont moindres.
De même, par rapport à une conduite ordinaire du procédé dénommé fluide-solide, substantiellement les mêmes'avantages sont à portée de la main.
Toutefois, de même que dans le procédé fluide-solide, le séchage et le broya- ge ne sont pas toujours nécessaires.
Comme on le dit plus haut, l'invention a pour but également de créer une installation ou un appareil convenant à l'application pratique du nouveau procédé. On décrit dans ce qui suit un exemple d'installation de ce genre, en se référant aux dessins en annexe, sur lesquels , la Figure. 1 est une vue schématique dune installation réalisant l'invention ; .-''-,
<Desc/Clms Page number 5>
la Figure 2 est une coupe à travers l'appareil de grillage de la' première phase représentant en particulier la manière dont la grille est as- sodée à la chambre de combustion;
et la Figure 3 est une coupe partielle longitudinale d'une construc- tion de barreaux de grille montrant la façon dont le barreau peut être con- struit et assujetti aux châssis latéraux de la grille,
Sur l'installation décrite, 10 est une trémie de chargement de
EMI5.1
la matière contenant de la pyriteo 3nMessous de la trémie se trouve un appa- reil d'alimentation 11 pour alimenter la matière à un tambour 12 de granula- tion, qui peut-être de construction ordinaire et est disposé de manière à pou- voir- tourner de façon appropriée (non représentée). A la suite du tambour de granulation, est disposée une trémie 13 qui débouche au-dessus d'une grille
EMI5.2
désignée de fagon générale par 14.
La grille 14 est commandée n90;: RifP7' " - ./"'- '. t )de façon appropriée (non représentée) Au-desus de la grille se 'trouve, ' un four d'alivmage 15 qt une hotte 16. La grille représentée est en principe du genre ordinaire, cst-à-dire d'un appareil Dwight-Lloyd. La boîte à vent 17 de la grille est construite comme chambre de combustion pour le soufre et a une sortie 18, qui communique avec une chaudière 19 à vapeur. Les tubes 20
EMI5.3
de la chaudiére à vapeur sont disposés de la manière habituelle dans la ohau- dière et communiquent ave un dôme de vapeur 21. Dans le cas où les barreaux de grille 22 sont creux comme on le décrit plus loin, on peut y faire passer'
EMI5.4
de 1-'eau d 9 al-imentati on par la conduite 23.
L'eau venant des barreaux de grille creux 22 est amenée par la conduite 24 dans la chambre de combustion 17 dans laquelle la conduite peut prendre la forme d'un serpentin 25 de tubes de vapeur. De ce serpentin, Peau chauffée dans la chambre de combustion est introduite dans le dôme 21 par la conduite 26.
Les gaz qui se dégagent de la chaudière à vapeur la quittent'par la conduite 27 qui communique avec un cyclone 28 dont la sortie représentée est raccordée par une conduite 29 à un ventilateur 30 commandé de façon con- venable (non représentée). Le ventilateur 30 est raccordé par la conduite 31 à un appareil de précipitation d'un type convenable tel qu'un appareil Cottrell 32. Une sortie 33 est disposée de manière appropriée sur le filtre 32.
Après la grille 14, dans le sens de l'alimentation de la matiè- re se trouve un goulot de déchargement 34 qui aboutit à un broyeur 35 de 'type approprié. Ce broyeur est raccordé à un malaxeur 36 qui mélange la matière broyée à de 19 eau introduite par la conduite 37. On peut alors introduire
EMI5.5
la marière mélangée dans une trémie 38 d9emmagasînage. En-dessous de cette poche est disposé un appareil 39 d9alimentation9 dont la seconde extrémité est disposée au-dessus d'une trémie 40, d'où les matières peuvent être in- troduites dans un second appareil de grillage 41 qu'on représente sur la Fi-
EMI5.6
gure sous forme d'un appareil d9agg10mération Dwight-Lloyd. La grille est commandée de façon appropriée non représentée.
Du côté de la sortie de la grille 41 est disposée une trémie 42 en-dessous de laquelle se trouve un broyeur 43 La matière broyée venant du broyeur 43 est déchargée sur le ta- mis 44, d'où la matière qui ne traverse pas le tamis peut-être retirée de façon convenable, par exemple dans des wagonnets. La matière traversant le tamis peut-être retournée à la trémie 34 au moyen d'un élévateur 45. La gril-
EMI5.7
le 41 possède une botte-à-vent 46 par laquelle une conduite 47 communique par un ventilateur 48 et une conduite 49 avec la hotte 16 de la première gril- le 14. Une vanne de réglage 50 est disposée sur cette conduite 49. De la conduite 49, une nouvelle conduite 51 portant une vanne 52 aboutit à la chan- bre de'combustion 17.
Le fonctionnement de l'installation ressort de la description précédente. La matière à traiter, telle que de la pyrite de flottation, est alimentée à la trémie 10. De là, la matière est délivrée par l'appareil d'a-
EMI5.8
limentation 11 au tambour de granulation 12. Dans le cas où la matière n'est pas suffisamment humide, on peut introduire de l'eau. Dans le tambour 12 en prépare des granules en faisant tourner le tambour 12 de façon connue.
On
<Desc/Clms Page number 6>
délivre les granules à la trémie 13 et de là à la grille 14 sur laquelle la matière forme une couche 53. Cette couche est allumée par le four d'alluma- ge 15 et passe en-dessous de la hotte 16 dans laquelle on introduit des gaz chauds qui se dégagent du second appareil de grillage 41, par les conduites' 47 et 49. Pendant que les gaz chauds traversent la couche, la plus grande partie du premier atome de soufre de la pyrite distille et le soufre est en- traîne par les gaz dans la chambre de combustion 17 où il est brûle. @
Les gaz contenant de 1?anhydride sulfureux quittent la chambre par 19 ouverture 18 et pénètrent dans la chaudière 19 à vapeur de manière à en chauffer les tubes.
De la chaudière, ils passent par la conduite 27 dans le cyclone 28 où ils sont débarrasses des poussières. On insuffle alors les gaz par la conduite 29, le ventilateur 30, la conduite 31 dans le filtre 32 où des composés métalliques éventuels, tels que des chlorures, peuvent être précipités. Les gaz quittent alors le filtre par la conduite 33 et sont con- duits, si on le désire, à une tour de lavage puis à l'endroit où ils doivent être utilisés. Si on le désire, on peut introduire dans la chambre de coin-- bustion 17 des gaz de combustion provenant du second appareil 41 de grillage par les conduites 47 et 51. Le passage de gaz de dégagement du second appa- reil 41 de grillage est réglé par les vannes 50 et 52.
La matière traitée dans le premier appareil d'agglomération 14, et qui a été débarrasée de la plus grande partie du premier atome de soufre élémentaire, est broyée dans le broyeur 35, si on le désire après avoir été mélangée à de la matière de retour du second appareil 40 de grillage par 19 élévateur 45. On fait passer la matière broyée à travers un malaxeur 36 et si cest nécessaire, on y ajoute de Peau provenant de la conduite 37 pour régler l'humidité de la matière. On introduit alors celle-ci dans la trémie d'emmagasinage 38.
De cette trémie, la matière est alimentée par l'appareil d'alimentation 39 et la trémie 40 à la grille 41 sur laquelle elle forme une couche 54. Quand on la grille ou l'agglomère sur la grille 41, la. matiè- re est débarrassée substantiellement de la totalité du soufre résiduaire, et un aggloméré de propriétés désirées est produit. La matière agglomérée est déchargée de la grille à travers le broyeur 43 puis est transportée à l'endroit où elle doit être utilisée, dans le cas où elle ne traverse pas le tamis 44. La fraction de la matière agglomérée et broyée qui traverse le tamis peut retourner au broyeur 35 comme il est dit plus haut pour être mé- langée à la matière provenant du premier appareil de grillage mentionné.
Il résulte de la description donnée plus haut du procédé, qu'il peut être essentiel que les gaz qui se dégagent de la seconde phase de gril- lage soient introduits dans le premier appareil 14 de grillage sans qu'il ne se produise de fuite substantielle. On peut y aboutir par un joint con- venable de la hotte 16 en relation avec la grille 14, et également entre cette dernière et la chambre de combustion.
Sur la Figure 2,55 désigne les parois d'une chambre de combus- tion (17 sur la Figure 1). Sur ces parois, les éléments latéraux 56 de la grille (14 sur la Figure 1) sont supportés de façon mobile et joints de fa- con étanche. Dans ces éléments latéraux sont assujettis de façon convenable- les barreaux 57 de la grille. Les éléments latéraux et les barreaux sont creux de manière à permettre une circulation d'eau comme le montrent les flè- ches.
La Figure 3 représente un détail de la façon dont les barreaux de grille peuvent etre assujettis aux éléments latéraux de la grille. 58 est une paroi latérale de cet élément, dans laquelle une tige 59 intérieure creu- se de section transversale appropriée quelconque est assujettie. Cette tige 59 est entourée dune matière 60 convenable réfractaire et isolante de la chaleur. Cette matière isolante de la chaleur est recouverte d'un manchon extérieur dont la longueur est inférieure à Ia distance entre les parois in- térieures des deux éléments latéraux pour permettre la libre dilatation d'il manchon. Les éléments 59,60 et 61 forment ensemble le barreau de grille.
Un autre moyen de construire les barreaux de grille consiste à leur donner
<Desc/Clms Page number 7>
une épaisseur de paroi suffisante qui corresponde aux conditions de chaleur effective.
Il est, bien entendu que les appareils décrits ci-dessus .ne sont,.. pas nécessaires à Inapplication de l'invention, mais qu'on peut utiliser de nombreux appareils différents rentrant dans le domaine des revendications.
Toutefois, on peut dire que dans la phase de distillation du soufre, il fait utiliser un appareil dans lequel les barreaux de grille peuvent être refroi- dis à Peau ou par un autre milieu. Ainsi il est possible d!utiliser un ap- pareil muni d'une grille fixe, par exemple du genre Greenawalt ou Holmberg, ou d'une grille mobile, par exemple du genre Rolfsen ou Schlippenbach. Pour la phase de grillage additionnelle, un appareil quelconque d'agglomération ou de grillage peut être employé.
L'installation décrite et représentée dans le présent mémoire fait 1?objet de revendications spéciales dans une autre demande déposée ce jour.
REVENDICATIONS.
-------------- l.- Procédé de grillage de matière contenant de la pyrite suivant lequel on dispose une charge de la matière sur une grille stationnaire ou mo- bile, on allume la charge,on insuffle, aspire ou fait passer d'antre façon des gaz contenant de l'oxygène, tel que 19 air à travers la charge pour brû- ler et/ou distiller le soufre de la charge et obtenir un produit grillé ag- ' gloméré et on brûle le soufra distillé pour produire de 19 anhydride sulfu- reux.