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PROCEDE POUR LE GRILLAGE DE MINERAIS PAR FLUIDIFICATION.
La présente invention concerne d'une façon générale la mise en contact de matières solides avec des gaz,, selon la technique dite des matières solides fluidifiées.
Inapplication de la technique dite des matières solides fluidifiées au grillage de minerais sulfurés pour produire du gaz SO2' ou à la gazéification de combustibles solides, etc.., est bien connue. Dans ces procédés, les matières solides finement divisées dans des limites de dimensions permettant la fluidification, allant par exemple de la poussière jusqu'aux particules d'environ 12.5 mm., sont amenées dans une zone de réaction.. dans laquelle elles sont maintenues., aux températures de réaction, dans la forme d'une suspension dense et turbulente de matières solides finement divisées et fluidiflées. au moyen d'un courant ascension- ne] de gaz.
La vitesse des gaz ascensionnels est mesurée linéairement comme si lesgazpassaiet à travers un réactor ou vase de réaction dépourvu de ma- tières solides. Cette vitesse des gaz est appelée la vitesse spatiale.
Un espace libre ou espace de séparation des poussières est ménagé audessus du niveau supérieur du lit de matières fluidifiées, de sorte que la suspension dense de matières solides affecte la forme d'un lit bien défini et séparé par une surface bien distincte dudit espace libre au-dessus du lite dans lequel espace se trouve une suspension diluée de fines matières solides qui ont été entraînées.
L'opération de fluldification assure une excellente diffusion de la chaleur dans le lit fluidifié et de ce faits elle convient particulièrement bien au traitement de matières solides à des températures élevées. Des procédes typiques appliquant cette opération sont les réactions exothermiques tel que le grillage de sulfures. où la température est maintenue par la chaleur de réaction,,, et la calcination endothermique de calcaire,,
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où de la chaleur est fournie par la combustion de charbon directement dans le lit fluidifié ou en amenant dans le lit des gaz chauds et/ou des matiè- res solides qui ont été entraînées.
Le réglage de la température dans des lits de réaction exothermique est effectué à 1-'aide de moyens usuels quelconques pour l'extraction ou 1-'absorption de chaleur du lit, tels que la réalisation simultanée de réactions endothermiques ou la vaporisation d9eau dans le lit. ou l'amenée de gaz ou de matières solides recyclées dans le lita ou l'emploi de serpentins, etc..
Dans tous les cas de fluidification telle que pratiquée actuellement, il faut prendre soin que la température du lit ne dépasse pas le point de fusion des matières solides du lit, car sinon la fluidification cesse. Il en résultait que jusqu'à présent la technique de fluidification était limitée au seul traitement des matières solides qui ne se ramollissent ou ne frittent pas-aux températures de réaction désirées.
Il existe beaucoup de matières solides telles que des blendes de zinc, du speiss, des concentrés de galène et analogues., qui. à cause de la présence de constituants ou d'impuretés à bas point de fusion, ont tendance à ramollir ou à fondre aux températures de réaction,,, et c'est la raison pour laquelle tous les essais de traitement de ces matières par la technique de fluidification sont restés sans résultat.
Un objet de l'Invention est de prévoir un procédé pour le traltement de matières qui ont tendance à ramollir ou à fondre aux températures de réaction et d'effectuer néanmoins le traitement dans des conditions de fluidification continue des matières solides,, sans qu'il se produise une défluidification par suite de la fusion des matières solides.
Un autre objet de l'invention est de prévoir un procédé pour transformer les matières solides en boulettes ou granules pendant le traitement., en réduisant ainsi les pertes de poussières et en augmentant la capacité du réactor, tout en produisant en même temps un produit facile à manipuler et convenant au traitement ultérieur.
L'idée fondamentale de 1?invention est basée sur la découverte que des matières qui ont tendance à fondre aux températures de réaction peuvent néanmoins être maintenues à l'état fluidifié si les vitesses des gaz de fluidification sont augmentées, communiquant ainsi une plus grande énergie de turbulence au lita D'une façon inattendue, cette vitesse accrue des gaz empêche la fusion complète des matières solides constituant le lit et provoque l'agglomération de la matière sous la forme de boulettes ou granules, réduisant ainsi la perte de poussières par entraînement.
En outre,puisque la capacité du réactor dépend dans une large mesure des vitesses des gaz de fluidification, la présente invention augmente cette capacité grâce au fait qu'elle permet Inapplication des vitesses plus élevées des gaz, sans provoquer.des pertes excessives de poussièreso
Bien que les vitesses de gaz requises pour la mise en oeuvre de 1?invention varieront selon le cason peut toutefois signaler d'une façon générale que des résultats satisfaisants peuvent être obtenus en appliquant une augmentation de la vitesse des gaz allant de une à quatre fois celle employée pour fluidifier d9autres particules ayant les mêmes dimensions et le même poids spécifique.
Les types de matières solides qui conviennent au procédé de grillage avec granulation selon 1-invention, c'est-à-dire avec formation de boulettes ou granules sont les matières qui deviennent collantes ou adhésives aux températures de réaction ou à des températures plus basses. de sorte que l'agglomération s'en trouve être favoriséeLe mécanisme exact
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du procédé selon l'invention n9a pas encore été complètement expliqué.. mais théoriquement, on peut considérer que pendant le traitement. Inaction des plus grandes vitesses de gaz tend à briser les grands agglomérats dans le lit ou à empêcher leur formation,. tout en favorisant la formation de boulettes ou granules relativement petites.
Ces petites boulettes ou granules sont plus grandes que les particules de l'alimentation et de ce fait la perte de poussières par entraînement est réduite. En d'autres termes, les vitesses accrues de gaz réduisent en réalité les pertes de poussières au lieu de les augmentertel qu'on devrait logiquement le supposer.
Le procédé selon l'invention convient particulièrement bien pour le traitement de matières solides finement divisées., tels que les concentrés de flottation, dans lequel cas la plupart des particules solides de l'alimentation passeront à travers le tamis de 100 mailles Tylero Toutefois, le procédé peut également être employé pour le grillage, avec formation de boulettes ou granules., de matières à plus grandes particules., à condition que les boulettes ou granules produites ne dépassent pas la dimension maximum admissible pour la fluidification, par exemple 12,5 mm. environ.
La présente invention peut être mise en oeuvre dans tout réactor usuel pour le traitement de matières solides par fluidification, du genre bien connu dans la technique et la littérature.
EXEMPLE 1.
Un concentrat de galène a été soumis au grillage expérimental dans des conditions de fluidification. L'analyse chimique approximative de l'alimentation était:
EMI3.1
<tb>
<tb> Pb <SEP> 68% <SEP> Fe <SEP> 3,3%
<tb> Cu <SEP> 4,3% <SEP> $14%
<tb> Zn <SEP> 4,8%
<tb>
Le grillage a été effectué au moyen de la réaction exothermique entre le soufre des matières solides et l'oxygène des gaz ascensionnels de fluidification. Des essais préliminaires à froid avaient indiqué que la vitesse spatiale (la vitesse linéaire des gaz de fluidification à travers un réactor vide) serait le 1 pied (environ 30,5 cm) par seconde, mais lorsqu' une température de¯525 C était atteinte,les matières solides du lit fondaient et la fluidification cessait.
La vitesse spatiale a été portée à 3 pieds par seconde conformément à l'invention et la fluidification s'effectuait rapidement, même lorsque la température de grillage atteignait 650 C.
Pendant le grillage, les dimensions des particules solides aug- mentaient., de telle sorte que 95% du produit restait sur le tamis de 150 mailles Tyler, tandis que plus de 85% de l'alimentation non grillée traversait le tamis de 200 mailles Tylero
EXEMPLE II.
Du speiss finement divisé,,,dont l'analyse approximative était:
EMI3.2
<tb>
<tb> Cu <SEP> 30% <SEP> Sb <SEP> 6%
<tb> Pb <SEP> 5% <SEP> Fe, <SEP> Ni.. <SEP> + <SEP> Co <SEP> 18%
<tb> As <SEP> 35%
<tb>
a été soumis à un grillage expérimental pour expulser l'arsenic et rendre la
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matière propre au traitement ultérieure Les matières solides ont été fluidifiées avec une vitesse spatiale des gaz de 2 pieds par seconde et à une température allant jusqu'à 800 C Les dimensions des particules solides augmentaient pendant le grillage de sorte que 73% du produit restait sur un tamis de 100 mailles Tyler, tandis que 10% de l'alimentation initiale passait à travers un tamis de 100 mailles Tyler.
Des essais précédemment effectués pour le grillage de cette matière par fluidification avec des gaz ayant une vitesse spatiale de 1 pied par seconde, étaient restés sans résultat, parce que les matières solides fondaient et la fluidification cessait à des températures voisines de 500 C.
EXEMPLE III.
Des concentrés de zinc de flottation (blende) ont été soumis à des essais de grillage. Le concentré avait approximativement l'analyse suivante :
EMI4.1
<tb>
<tb> Zn <SEP> 50% <SEP> Fe <SEP> 5%
<tb> Cu <SEP> 3% <SEP> S <SEP> 31%
<tb> Pb <SEP> 2%
<tb>
et il a été grillé avec succès., par fluidification., avec des gaz ayant une vitesse spatiale de 2 pieds par seconde et à des températures allant jusqu'à 925 C Bien'que l'alimentation füt suffisamment fine pour que 81% en passe à travers le tamis de 200 mailles Tyler, 86% du produit grillé restait sur le tamis de 150 mailles Tyler.
Des essais précédents pour griller la même matière avec des gaz ayant une vitesse spatiale de 1 pied par seconde et à des températures d'environ 850 C étaient restés sans succès.
REVENDICATICNS.
1 - Procédé pour le grillage de minerais sulfurés finement divisés dans des conditions de fluidification de matières solides dans lequel une masse composée en majeure partie de matières solides préalablement grillées est maintenue à des températures de réaction et est flui- difiée par un courant ascentionnel de gaz à teneur d'oxygène nécessaire au grillage. et les matières solides à griller sont amenées dans la masse, tandis qu'une quantité proportionnelle de matières solides grillées est déchargée de celle-ci, caractérisé en ce que la vitesse du courant de gaz ascentionnel dépasse la vitesse minimum nécessaire 'pour fluidifier les matières solides d'alimentation dans des conditions normales de fluidification.