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UTILISATION DE L'ANHYDRIDE SULFUREUXo
La présente invention est relative à la récupération et à l'utilisation de l'anhydride sulfureux contenu dans les gaz de fumée métallurgiques et industriels et produits similaires, par exemple les gaz produits dans le traitement de minerais sulfureux de différents types.
Il est d'usage courant de laisser s'échapper de tels gaz de fumée directement dans l'atmosphère, mais ceci présente des inconvénients dans de nombreux endroits par suite du caractère nocif des gaz et est aussi indésirable à cause de la perte de soufre qui en résulte.
Il est naturellement bien connu d'utiliser de tels gaz pour produire de l'acide sulfurique par le procédé usuel, mais ce traitement nécessite un important investissement de capital et est seulement possible, au point de vue pratique, quand de très grandes quantités de gaz avec une teneur en SO2 convenable, par exemple 4% ou plus, sont disponibles.
Le but général de la présente invention est de procurer une méthode et un appareil nouveaux grâce auxquels l'anhydride sulfureux présent en faibles concentrations dans les gaz peut être récupéré sous forme utile.
L'invention comprend, par conséquent, une méthode pour récupérer l'anhydride sulfureux d'un mélange gazeux, comprenant le passage du gaz en contact avec de l'eau ou une solution aqueuse, le SO2 y étant par conséquent dissous, et la circulation du liquide ainsi acidulé, sous forme de couches ou de filets relativement minces, sur une matière réactive solide, cette dernière étant par conséquent dissoute dans le liquide.
De préférence, le gaz contient un pourcentage important d'oxygène et est fait passer en contact avec le liquide alors que ce dernier circule ainsi qu'il a été décrit sur les surfaces de la matière réactive, le sens
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de circulation du gaz étant de préférence opposé à celui du liquide.
De préférence aussi, le liquide est remis en circulation dans la zone de réaction, sa teneur en soufre étant par conséquent progressivement augmentée.
La matière réactive est de préférence sous forme de fils, fines bandes, copeaux ou autres, de façon à présenter une grande surface par rapport à la masse de cette matière.
Bien que l'invention n'y soit pas limitée, la matière réactive utilisée est de préférence du cuivre métallique et/ou un composé ou un alliage de celui-ci, quoique d'autres métaux tels que le fer et le zinc, qui forment facilement des sulfates solubles, peuvent être utilisés. De même, des alliages et composés convenables de ces métaux peuvent être utilisés.
Le liquide peut contenir un ou plusieurs additifs pour augmenter la vitesse de réaction. Par exemple, quand du cuivre est utilisé comme matière réactive, un pourcentage d'ammoniaque qui peut être équivalent à 1-2% de sulfate d'ammoniaque dans le liquide en circulation, peut avantageusement être inclus.
Dans la forme préférée de l'invention, un lit poreux de la matière réactive est disposé à l'intérieur d'une chambre verticale et l'on fait passer le gaz à travers celle-ci vers le haut, tandis que le liquide est simultanément pulvérisé dans une partie supérieure de la chambre à une vitesse limitée telle que le liquide coule goutte à goutte ou suinte vers le bas à travers le lit, mais sans qu'il en remplisse les interstices.
L'invention comprend aussi un appareil tel que décrit ci-après pour réaliser le procédé susdit.
Dans la description plus particulière suivante de l'invention, on se référera au dessin annexé, dont la seule figure est une vue schématique d'une élévation en coupe d'une forme convenable de l'appareil.
Cet appareil comprend une tour de réaction 10, de forme cylin- drique verticale, présentant un tuyau d'admission des gaz 11, relié à son extrémité inférieure, et un tuyau de sortie des gaz 12, relié au centre de sa partie supérieure.
Un grillage en acier inoxydable 13, placé horizontalement à 1' intérieur de la chambre immédiatement au-dessus du tuyau d'admission des gaz 11, porte une couche 14 de coke qui sert de base poreuse pour un lit épais perméable aux gaz 15 constitué de fils de cuivre de rebut.
Le sommet du lit 15 est placé à une certaine distance en dessous d'un autre grillage 16 pour une autre couche 17 de coke quLporte un autre lit 18 de fils de cuivre,relativement peu épais.
Des portes de remplissage et de contrôle 19 et 20 respectivement pour les lits 15 et 18, sont disposées près de l'extrémité supérieure de la chambre, tandis qu'une autre porte 21, placée un peu au-dessus du grillage inférieur 13, permet la mise en place de la couche de coke 14 et l'enlèvement des fils de cuivre formant le lit 15.
Un tuyau d'alimentation en liquide 22, qui s'étend horizontalement dans la chambre immédiatement en dessous du grillage supérieur 16, est muni de plusieurs têtes d'arrosage ou de pulvérisation 23 qui en pendent et qui se trouvent au-dessus de la surface supérieure du lit 15.
L'extrémité opposée du tuyau 22 est reliée à l'orifice de refoulement d'une pompe 24 dont le tuyau d'admission 25 plonge dans un réservoir d'emmagasinement 26 auquel du liquide est amené par un tuyau 27 depuis l'extrémité inférieure de la chambre 10.
En fonctionnement,le gazà traiter est continuellement passé
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dans la chambre vers le haut, tandis que, y simultanément, le liquide est répandu continuellement sur le sommet du lit 15 par les têtes d'arrosage
23. Ce liquide répandu coule goutte à goutte vers le bas à travers le lit formant des pellicules ou couches minces sur les fils constituant le lit, mais sans remplir les interstices entre ceux-ci ou réduire matériel- lement la porosité du lit de fils, le liquide étant finalement recueilli dans le fond de la chambre et renvoyé par le tuyau 27 au réservoir d'emma- gasinement 26.
Lorsque le liquide, qui, au départ, peut être de l'eau, passe vers le bas à travers le lit et en contact avec le courant montant de gaz, il absorbe l'anhydride sulfureux de ce dernier, et sa teneur en soufre augmente progressivement lorsque le liquide est remis en circulation.
Le liquide acidulé dissout progressivement le cuivre en passant sur celui- ci. Il a ainsi été trouvé que des sels de cuivre, et particulièrement du sulfate de cuivre, s'accumulent progressivement dans la solution et qu'un faible pourcentage d'acide sulfurique libre apparatt aussi dans la solution* Ainsi, une partie de l'acide sulfureux formé par absorption du SO2 est oxy- dé en acide sulfurique et cette transformation peut être augmentee par oxydation cyclique et réduction des sels de cuivre.
Le lit supérieur 18 sert de piège pour récolter l'humidité amenée au-dessus des pulvérisateurs par le courant de gaz.
Example.
Des gaz de fumée de foyers à mattes de cuivre furent traités dans une installation d'essai construite et disposée pratiquement comme indiqué à la figure 1. La chambre 10 avait un diamètre intérieur de 2 pieds et la profondeur du lit 15, qui était constitué par des fils de cuivre de rebut, était de 5 pieds.
La vitesse de circulation du gaz, qui contenait un excès d'air donnant environ 18% d'oxygène, était de 260 pieds cubes par minute et la teneur en SO2 du gaz était de 0,96% en volume à l'admission dans la chambre et de 0,33% a la sortie, de sorte que 65,6% du SO2 entrant dans la chambre était absor é et récupéré. Les températures du gaz à l'admission et à la sortie étaient 50 C et 35 C respectivement.
Un liquide, qui était initialement de l'eau, d'un volume total de 7 pieds cubes fut mis en circulation à la vitesse de 1 à 2 pieds cubes par minute avec la vitesse de circulation des gaz ci-dessus, des derniers ayant une teneur en anhydride sulfureux variant de 0,3% à 0,96%. Dans ces conditions, l'accroissement moyen en cuivre soluble fut déterminé comme étant de 0,016 livre par gallon et par heure. La concentration finale de cuivre soluble fut trouvée être de 0,57 livre par gallon, conjointement avec 0,02 livre par gallon d'acide sulfurique libre, mais ces données ne représentent pas la concentration maximum pouvant être obtenue par le procédé.
S'il est désiré, le lit 15 peut comprendre un mélange de corps inertes, par exemple des cailloux de quartz, et du cuivre sous forme de copeaux, déchets de forage, fils ou autres. Les corps inertes assurent que le lit est maintenu à l'état poreux en tous temps et le fonctionnement peut être continué jusqu'à ce que l'entièreté ou la plus grande partie du cuivre soit dissoute. Dans ce but, le lit peut être progressivement retiré à sa partie inférieure et remplacé par addition de matière nouvelle à son som- met, de sorte qu'une quantité suffisante de cuivre soit toujours contenue dans le lit.
Il n'est pas essentiel que du cuivre à l'état métallique soit utilisé dans sa chambre de réaction, étant donné que cette dernière peut être remplie avec du minerai de cuivre, des concentrés ou des alliages convenablement subdivisés et dont le contenu en cuivre est progressivement
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dissous dans le liquide en circulation et peut ultérieurement être retiré dudit liquide. Ainsi, l'invention peut être utilisée comme étape dans la récupération du cuivre de ses minerais ou alliages,en particulier quand ceux-ci contiennent des quantités utiles de métaux précieux, étant donné que ces derniers sont alors plus facilement récupérables qu'à présent.
Ainsi, l'invention procure une méthode et un appareil simples et efficaces pour extraire le SO2 des gaz, ces derniers étant par conséquent rendus inoffensifs ou moins désagréables, tandis que le soufre est récupéré sous forme de composés sulfurés utiles, par exemple des sels mé- talliques et/ou de l'acide sulfurique, les sels métalliques produits pou- vant évidemment être ultérieurement traités pour accroître la production d'acide sulfurique.
Un avantage important de l'invention est qu'elle convient pour le traitement de gaz ne contenant qu'une faible proportion de SO2.
L'invention peut être appliquée au traitement de différents genres de gaz en plus de ceux résultant du grillage ou autre traitement semblable de minerais sulfurés, étant donné qu'entre autres choses, elle peut être utilisée pour l'élimination du SO2 des gaz de fumée de foyers chauffés au charbon ou à l'huile, gaz contenant des quantités appréciables de soufre et qui produisent ainsi du SO2 à la combustion.
REVENDICATIONS.
1. Méthode pour récupérer l'anhydride sulfureux d'un mélange gazeux, comprenant le passage du gaz en contact avec de l'eau ou une solu- tion aqueuse, le SO2 étant par conséquent dissous dans celle-ci, et la cir- culation du liquide ainsi acidulé sous forme de couches ou de filets rela- tivement minces sur une matière réactive solide, cette dernière étant par conséquent progressivement dissoute dans le liquide.
2. Méthode pour récupérer l'anhydride sulfureux d'un mélange gazeux contenant un important pourcentage d'oxygène, comprenant la circu- lation d'eau ou d'une solution aqueuse sous forme de couches ou filets relativement minces sur une matière réactive solide, et le passage simul- tané du gaz en contact avec le liquide et la matière réactive, le SO2 et ladite matière réactive étant par conséquent progressivement dissous dans le liquide.
3. Méthode suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le liquide est remis en circulation, la force de la solution étant par conséquent progressivement augmentée.