BE537802A - - Google Patents

Description

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   La présente invention a trait au grillage de concentrés de sulfu- res métalliques par la technique des lits fluidifiés, et a pour objet des perfectionnements apportés au procédé et à l'appareil de traitement de bouil- lies à base de sulfures métalliques dans des fours à griller qui travaillent suivant le principe des couches ou lits fluidifiés. 



   Plus particulièrement, cette invention concerne l'introduction à l'intérieur d'un four à griller à lit fluidifié,de bouillies de sulfures mé- talliques pouvant avantageusement contenir des particules de boues et/ou des matières solubles dans l'eau de telle manière que l'action d'aggloméra- tion des boues et des matières solubles dans l'eau devienne un avantage, plut8t qu'un inconvénient, pour le traitement basé sur la technique des couches ou lits fluidifiés. En d'autres termes, un but particulier de l'in- vention est d'empêcher la formation de masses solides de dimensions exagé- rées susceptibles autrement de s'accumuler dans le lit fluidifié et de for- mer, au lieu de telles masses, de très petits agrégats, ce qui présente de nombreux avantages du point de vue du procédé et du traitement. 



   Jusqu'à ce jour, les bouillies de sulfures métalliques ont   norma-   lement été refoulées à l'intérieur du four à griller à lit fluidifié par un tube d'alimentation horizontal disposé dans la paroi du four en un point situé soit au-dessous de la surface du lit turbulent, soit juste au-dessus de cette surface. Etant donné   que,-dans   un cas comme dans l'autre, la dés- hydratation de la bouillie doit s'effectuer dans le lit fluidifié lui-même, c'est de la turbulence du lit que dépend la désagrégation des particules individuelles dont sont composées les masses de bouillie à mesure que le sé- chage de ces masses s'effectue.

   En d'autres termes, tant que l'eau est le seul agent d'union de la bouillie, sa disparition par évaporation dans le lit de grillage laisse les particules individuelles libres de se placer dans le lit à la façon d'éléments séparés, en fournissant ainsi au lit une matière nouvelle dont la distribution des grosseurs de particule est essen- tiellement la même que celle de la bouillie.

   Ainsi, lorsque les concentrés de flottage normaux de sulfures sensiblement exempts de boues sont amenés au lit de grillage sous forme de bouillies aqueuses dont la teneur en matiè- res solubles dans l'eau n'excède pas celle qui se présente normalement sous forme de réactifs de flottage résiduels et d'impuretés, la oonversion de la bouillie en particules solides séparées est ininterrompue et, bien que ceci ait comme résultat un fonctionnement relativement régulier du four à griller,   l'entraînement   des poussières est souvent excessif. 



   Au contraire, si la bouillie soumise au traitement contient cer- tains types de matières donnant des boues et/ou de matières solubles dans l'eau, telles qu'un ou plusieurs sels, la bouillie, même après un séchage complet, ne se désagrège pas de la manière décrite plus haut et une forte proportion de la nouvelle matière ainsi introduite s'agglomère; les agré- gats ainsi formés tendent à augmenter de volume et à rester dans le lit sous forme de trop gros agrégats qui réduisent sa fluidité et rendent le traitement inopérant.

   En d'autres termes, les boues et les matières solu- bles dans l'eau se comportent à la façon de substances adhésives liant les grains et agrégats entre eux dans les masses de bouillie, en empêchant ain- si les particules d'être désagrégées par l'action turbulente du lit flui- difié, même après une déshydratation complète et un grillage subséquent. 



  Non seulement l'action adhésive des matières sus-mentionnées s'effectue   en-   tre les grains ou particules de la bouillie   fraîche,   mais elle peut aussi provoquer une agglomération entre la bouillie fraîchement introduite et les particules dont est composé le lit fluidifié auquel cette bouillie est ajoutée. Il s'ensuit qu'un tel apport ininterrompu de bouillies de ce gen- re au lit provoque la formation de proportions accrues d'agglomérés sous forme de trop gros agrégats, par opposition à la grosseur désirable des par- 

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 ticules des lits fluidifiés utilisés pour le grillage des sulfures, à sa- voir environ 4,75 mm.

   Il est ainsi évident que la formation, à l'intérieur du lit fluidifié, de proportions croissantes d'agrégats ayant plus d'envi- ron 4,75 mm ne peut avoir comme résultat qu'une réduction finale de la flui- dité du lit, ce qui met fin à l'opération de grillage. 



   La formation de gros morceaux agglomérés de la manière décrite ci-dessus est en outre aggravée par l'une et l'autre des deux méthodes clas- siques par lesquelles s'effectue l'alimentation des bouillies du type au- quel a trait l'invention. Par exemple, lorsque.les bouillies de sulfures métalliques contenant des boues ou des sels sont introduites dans un lit fluidifié en un point situé au-dessous de la surface de ce lit, des sulfu- res ont tendance à se déposer et à former des excroissances dures et partiel- lement grillées sur la tuyère d'alimentation. De telles excroissances pro- voquent fréquemment l'engorgement du tube d'alimentation et font obstacle au fonctionnement régulier du four à griller. Un inconvénient plus grave réside toutefois dans l'effet de ces excroissances sur la fluidité de la couche.

   En effet, elles se rompent et s'accumulent dans le lit avec les autres morceaux trop gros, ce qui tend à réduire la fluidité du lit. D'une part, si l'introduction de la bouillie est effectuée horizontalement dans le four en un point situé au-dessus de la surface du lit fluidifié, une pro- portion considérable de la bouillie tombe simplement ou dégoutte ou s'écou- le de l'orifice du tube d'alimentation, qui est nécessairement place près de la paroi du four à griller. La partie du lit voisine de cette zone est un peu moins turbulente que le centre de la couche, en raison d'un effet dit "de paroi", et il est donc particulièrement désavantageux que la bouil- lie tombe à cet endroit.

   De plus, comme les gaz entourant la tuyère d'ali- mentation possèdent, une température voisine de celle régnant dans le lit en cours de grillage, la bouillie en cours de dégouttage provoque le dépôt graduel d'un amas de matière solide et dure sur la tuyère, formant ainsi une masse ou excroissance solidifiée qui tombe dans le lit, dont la turbu- lence et la fluidité diminuent encore. A la longue, la répétition de ce processus supprime toute turbulence du lit dans la zone voisine de la tuyè- re d'alimentation, et il en résulte la formation d'un gros talus de sulfu- res bruts qui s'étend du lit au tube d'alimentation et dont le volume va en augmentant de la paroi, ou du bord du lot, au centre du lit, à mesure que l'opération continue. Ce talus inactif diminue la surface effective de la sole et, par suite, la capacité de travail du four.

   Le fait d'introduire de l'air comprimé, conjointement avec la bouillie, dans le tube d'alimenta- tion n'apporte guère de remède à cet état de choses et présente souvent l'inconvénient supplémentaire de faire mouvoir la bouillie à une vitesse suffisante pour qu'elle vienne heurter la paroi opposée du four, où elle forme des excroissances dures de sulfures bruts qui, finalement, tombent dans le lit et effectuent une nouvelle réduction de sa fluidité. 



   Les effets nuisibles de la boue ou des matières solubles dans l'eau, telles que des sels contenus dans la bouillie de sulfure introduite dans le four à griller à lit fluidifié, sont cumulatifs, étant donné que la turbulence de la couche est le seul facteur qui permettrait aux excroissan- ces ou agglomérés possédant initialement des dimensions exagérées d'être désagrégées lorsque la bouillie est introduite directement dans le lit. La présence de ces excroissances dans le lit fluidifié a pour effet de rédui- re ou même détruire sa fluidité et sa turbulence, qui se traduit non seule- ment par un accroissement de la tendance à la formation d'une quantité plus grande d'agglomérés, mais aussi par une diminution des possibilités de dé- sagrégation de tels agglomérés une fois formés.

   De tels effets cumulatifs suppriment finalement la fluidité du lit, et il devient nécessaire d'arrêter le four pour le nettoyer. 

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   Des recherches ont abouti à cette découverte qu'il est possible de surmonter en grande partie de telles difficultés éprouvées dans le fonc- tionnement du four, et d'obtenir d'autres avantages, en procédant conformé- ment à la présente invention. 



   L'invention envisage de griller les concentrés de sulfures métal- liques dans un lit fluidifié dans lequel on prépare une bouillie en mélan- geant des concentrés de sulfures métalliques et des boues avec un liquide aqueux. La bouillie est projetée sur une distance suffisante dans et à travers l'espace libre et chaud qui surmonte le lit fluidifié pour produire un grand nombre de très petits agrégats mouillés, formés de particules de concentré liées par les boues et le liquide de la bouillie. Si l'excès de liquide aqueux de la bouillie se sépare de celle-ci par suite de la forma- tion des agrégats mouillés, ce liquide se vaporise complètement dans l'espa- ce libre surmontant le lit fluidifié, et sa vapeur, entraînée par les gaz chauds s'élevant dudit lit empêche le liquide libéré d'atteindre et mouiller la matière fluidifiée.

   Les agrégats   fraîchement   formés suivent un chemin assez long, à l'intérieur de l'espace libre surmontant le lit pour que leur temps de séjour dans cet espace assure l'élimination de leur humidité, cel- le-ci se séparant desdits agrégats par évaporation pendant qu'ils parcourent le chemin en question à travers l'espace libre surmontant le lit, au contact des gaz chauds, ce qui a pour effet de sécher les agglomérés et de les em- pecher   dtatteindre   et d'humidifier la couche ou lit fluidifié.

   Le mélange résultant de vapeurs et de gaz s'échappe de la partie supérieure de   l'espa-   ce libre surmontant le lit, et les agrégats séchés tombent sur le lit pour y être grillése Les agrégats du lit fluidifié sont ainsi continuellement maintenus à l'état sec, ce qui les empêche de s'unir entre eux pour donner des morceaux trop gros susceptibles de réduire la fluidité du lits Les agrégats séchés sont grillés d'une manière autogène dans le lit fluidifié et conservent en général la même grosseur et la même forme physique pendant toute l'opération de grillage, ce qui assure une fluidité uniforme du lit. 



  Les agrégats calcinés résultants sont retirés du lit fluidifié. 



   Selon une forme de réalisation actuellement préférée de   ltinven--   tion, un tube d'alimentation en bouillie traverse une ouverture de la paroi supérieure du four de grillage à lit fluidifié et est dirigé vers le centre de la surface de cette couche. Il est ainsi possible, le cas échéant en ayant recours à un courant de même sens d'air comprimé, de communiquer au courant de bouillie des vitesses telles qu'il en résulte la formation d'un jet   finement   divisé, sans risque qu'il se forme des excroissances de sulfu- res bruts sur les parois du four. Les agrégats ainsi formés à partir de la bouillie finement divisée présentent alors une très grande surface par rapport à leur volume, au cours de leur descente à travers les gaz chauds s'élevant en contre-courant de l'espace libre du four surmontant le lit. 



  Ces facteurs favorisent la déshydratation des agrégats de bouillie au cours de leur chute et excluent toute tendance de ces agrégats à s'unir entre eux pour former des morceaux trop gros au moment où ils atteignent le lit. Les agrégats séchés sont ainsi obtenus sous forme de particules dont la gros- seur varie entre les limites d'une large échelle, ce qui donne une nouvelle matière à lit fluidifié qui est extrêmement satisfaisants pour le maintien de la fluidité. De plus, lorsque le tube d'alimentation en bouillie est maintenu dans une position verticale, la bouillie n'a pas tendance à dégout- ter et à constituer ainsi des   dép8ts   sous forme d'excroissances de matiè- re dure sur l'extrémité du tube, qui reste ainsi en tout temps net, en per- mettant un fonctionnement régulier et continu du four à griller. 



   La caractéristique de séchage des agrégats de bouillie obtenus conformément à l'invention sera mieux comprise si on la compare avec un pro- cédé à deux stades qui consisterait à soumettre une bouillie de sulfure à 

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 un traitement de séchage nettement distinct, avant de l'introduire dans le four à griller sous forme d'éléments solides secs, Une façon de réaliser le séchage consisterait à projeter la bouillie à l'état finement divisé verticalement vers le bas à l'intérieur d'une tour de séchage, par pulvéri- sation, en contre-courant avec les gaz chauds montant à l'intérieur de la tour, et à recueillir la matière séchée à la base de la tour. La matière séchée serait alors transférée au four de grillage à lit fluidifié à l'aide d'un transporteur mécanique ou pneumatique.

   Selon la présente invention, l'espace libre du four à griller à lit fluidifié est utilisé a titre de tour de séchage, ce qui est avantageux du point de vue de la simplicité du fonctionnement. 



   La propriété de liant que possèdent la boue ou les matières solu- bles dans l'eau contenue dans la bouillie peut être mise à profit lorsque des bouillies de sulfures contenant de telles matières sont introduites dans le four par son sommet, en ce sens que les particules de la bouillie proje- tée à l'état divisé et les agrégats nouvellement formés pendant la descente desdites particules à travers l'espace libre du four se comportent comme des noyaux collecteurs auxquels adhèrent les poussières qui sont véhiculées par les gaz montants, ces gaz ramenant ainsi lesdites poussières au lit fluidifié.

   Cette action mutuelle qui se produit entre les particules de la bouillie projetée à l'état divisé et les agrégats fraîchement formés d'une part, et les poussières véhiculées par les gaz du four d'autre part, semble jouer un rôle doublement avantageux dans le processus du grillage, étant donné que l'adhérence des poussières à la bouillie et aux agrégats humides a non seulement pour effet d'éliminer efficacement ces poussières, comme telles, de l'installation, mais aussi de former des surfaces relativement sèches sur les agrégats de bouillie, en les empêchant de s'agglomérer davan- tage avant d'avoir été complètement déshydratés au cours de leur descente à travers l'espace libre. 



   Bien que l'invention concerne le grillage à lit fluidifié des concentrés de sulfures métalliques en général, des recherches ont établi que le présent procédé est particulièrement applicable au traitement de concentrés obtenus à partir des minerais de nickel, de cuivre, de zinc, d'or, de fer,   etc.,,,   
Une des sources principales du nickel, à l'heure actuelle, est le minerai de Sudbury bien connu du Canada. Les métaux de ce minerai, et plus spécialement le nickel, le cobalt, le cuivre et le fer, y sont présents sous forme de sulfures. Les constituants nickélifères du minerai consistent en grande partie en une pyrrhotite qui contient environ 0,5 à 1 % de nickel (sur la base du poids de la pyrrhotite), sous une forme qu'il n'est pas pos- sible de séparer de la pyrrhotite par des traitements mécaniques connus. 



  La présence de cette fraction de pyrrhotite réduit nécessairement l'analy- se du nickel d'une charge pour fours à griller à une valeur si faible qu'el- le devient inutilisable et provoque un accroissement correspondant de la quantité de fer qu'il est nécessaire d'éliminer sous forme de scories dans l'opération de fusion, 
Dans une des applications de la présente invention, la majeure partie - sinon la totalité - du nickel, du cobalt et du cuivre que contient un concentré consistant principalement en le type de pyrrhotite sus-mention- né est amenée à un état qui permet l'extraction du métal sous forme d'un sulfate soluble dans l'eau extrêmement utile, laissant un résidu de fer sous forme d'un oxyde insoluble dans l'eau qui est également très utile et qui peut, si on le désire,

   être de pureté suffisante pour pouvoir être utilisé comme source de minerai de fer de grande qualité. Le fer peut être extrait séparément par des méthodes connues, et il en est de même du nickel, du co- balt et du cuivre. 

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   Les concentrés de pyrrhotite peuvent être obtenus à partir du mi- nerai nickélifère par   l'un   quelconque des procédés bien connus, mais il faut que la grosseur des particules de sulfure nickélifère soit telle qu'on évite sensiblement l'effet dit   "de   grillage à coeur", qu'on décrira plus loin, Des recherches ont montré qu'on peut éliminer cet effet dans une gran- de mesure en faisant usage, dans le procédé, d'un concentré dont 90   %   en- viron au moins passent à travers un tamis à maille de 74 microns. 



   Des recherches et essais ont aussi établi que, pour que le nickel contenu puisse être amené à un état soluble dans l'eau, il est nécessaire qu'un sel d'un métal alcalin tel que le sodium soit en contact avec les par- ticules de pyrrhotite pendant que s'effectue leur grillage. Le sulfate de sodium semble être le réactif le plus propre à être utilisé à cette fin, en raison de son abondance. 



   On prépare une bouillie en mélangeant la solution de sel et les particules de concentré pour en obtenir une pâte de la consistance la plus propre à faciliter   l'alimentation   en bouillie du four de grillage, La bouil- lie est chargée dans un four à griller à lit fluidifié. Bien que les par- ticules de concentré soient dispersées dans la bouillie chargée dans le four, elles tendent à s'agglomérer sous forme de petits agrégats. 



   Ceci se produit de la manière suivante :la bouillie est refoulée sous pression, à partir d'un réservoir, à l'aide d'un tube d'injection a- boutissant dans l'espace libre de la portion supérieure du four. On provo- que la pénétration de la bouillie dans le four sous forme d'un jet divisé, qu'on obtient soit en faisant usage d'un tube d'injection terminé par une 'tuyère ou buse pulvérisatrice de construction appropriée, soit en mélangeant de l'air comprimé avec la bouillie dans le tube d'injection. Dans l'un et l'autre cas, il est nécessaire que la bouillie pénètre dans la partie supé- rieure de l'espace libre présent dans le four sous forme d'une.-pluie de gouttelettes de bouillie dont la plus grosse ne doit pas excéder la gros- seur tolérable maximum des particules dont est composé le lit fluidifié. 



   On peut obtenir la grosseur désirée pour les agrégats en réglant convenablement les facteurs variables qui interviennent à ce stade, entre autres la consistance de la bouillie, le diamètre du tube d'injection, la pression et le volume d'air comprimé injecté dans le tube. Pendant le sta- de de séchage extrêmement rapide, la solution saline est portée à une con-   cent¯ration   telle qu'elle se comporte comme un liant propre à   formerin   situ des agglomérés de particules de concentré, sous forme de petits agrégats. 



  Les agrégats ainsi nouvellement formés sont maintenus en suspension dans. l'espace libre pendant un temps suffisant pour être parfaitement   séchés, -   vant d'atteindre le lit fluidifié. L'agitation ou turbulence du lit, et par suite des agrégats, suffit à les empêcher d'adhérer ou coller les uns aux autres, et l'on est ainsi sûr que la grosseur des particules du lit sera comprise à l'intérieur de l'échelle la plus favorable, n'excédant pas environ 3 mm. 



   Le grillage du lit fluidifié des agrégats secs formés in situ est réalisé dans une échelle de température favorable. On a obtenu d'excellents résultats à une température supérieure à environ   600 C   et ne dépassant pas environ   700 C.   Les réactions du processus de grillage s'effectuent d'une façon autogène et l'on obtient la température désirée en réglant le taux d'alimentation et, si nécessaire en injectant de l'eau dans la zone libre. 



  La quantité d'air admise au lit fluidifié doit être au moins celle qu'exige le débit de la charge correspondant à la stoechiométrie désirée, et des es- sais indiquent qu'on peut obtenir des produits calcinés satisfaisants lors- que le taux d'admission d'air excède   cettr     -raleur   dans une proportion attei- gnant 300 %. 

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   Les avantages particuliers qu'offre l'application d'agrégats de particules de concentré de pyrrhotite agglomérées par un squelette de sul- fate de sodium sont mis en évidence lorsqu'on considère le comportement d'a- grégats de ce genre dans un lit fluidifié. En ce qui concerne le lit flui- difié du point de vue mécanique, chacun des agrégats-est une entité distinc- te et, comme telle, est soumis à l'uniformité de la température et du milieu gazeux résultant de la turbulence constante d'un lit fluidifié. D'autre part, les particules de l'agrégat restent en contact avec le même squelette de sel constituant l'agent d'union pendant toute la durée du traitement, un tel contact prolongé étant essentiel pour permettre au sel sodique de jouer un rôle satisfaisant en tant que réactif chimique.

   En dépit de l'efficacité du sel en tant que liant de particules dans un agrégat individuel, les agré- gats n'ont pas tendance à adhérer les uns aux autres pendant le traitement de grillage à lit fluidifié. En d'autres termes, les agrégats ne s'agglo- mèrent pas en masses, et l'on évite ainsi une réduction de la fluidité-du lite 
Le grillage sélectif en sulfate de la pyrrhotite nickélifère est basé sur les relations thermodynamiques qui existent entre les sulfates des métaux présents dans un concentré riche en ce minérai. Lorsque le grillage est réalisé dans des conditions pratiques, les stabilités thermodynamiques des sulfates métalliques diminuent dans l'ordre suivant : cobalt, nickel, cuivre et fer.

   Comme ces stabilités sont des fonctions directes tant de la température que des pressions partielles des oxydes sulfurés présents dans le système, le réglage convenable de ces facteurs peut provoquer la formation d'un système dans lequel les sulfates de cobalt, de nickel et de cuivre sont thermodynamiquement stables, alors que ceux du fer ne le sont pas. De plus, s'il est fait en sorte que la pyrrhotite et d'autres minéraux de sulfures métalliques contenus dans le minerai soit soumis aux réactions de grillage à une allure satisfaisante, dans le même système, les produits finals desdi- tes réactions sont des produits calcinés composés essentiellement d'oxyde de fer et des sulfates de cobalt, de nickel et de cuivre. En d'autres ter- mes, le fer est rendu insoluble dans l'eau, alors que le nickel, le cobalt et le cuivre sont rendus solubles dans l'eau. 



   Les sulfures de cobalt et de cuivre des concentrés de pyrrhotite peuvent très facilement être convertis en leurs sulfates, et ainsi rendus solubles dans l'eau, lorsque des concentrés de ce genre sont grillés dans des conditions appropriées de température et de milieu gazeux. Le sulfure de nickel manifeste une forte tendance à éviter la formation de sulfates, ainsi qu'il a été mentionné. Sa nature réfractaire semble être due à des causes telles que les suivantes 
1) L'aptitude du sulfure de nickel à donner naissance à des fer- rites de nickel relativement stables, de composition variable; 
2) L'effet de "grillage à coeur" grâce auquel le nickel d'une particule de sulfure de fer-nickel tend à se concentrer dans le noyau de sulfure résiduel de la particule chaude à mesure que s'effectue le grillage. 



  L'accroissement progressif de la proportion de nickel du sulfure résiduel s'accompagne d'une diminution de la tendance du sulfure de nickel à parti- ciper aux réactions de grillage nécessaires. Ceci est dû, canpartie, à la nature dense et plus fortement protectrice de l'oxyde de fer qui se forme pendant les derniers stades de l'oxydation de la particule. L'effet est une fonction directe de la grosseur de la particule. En d'autres termes, l'effet de "grillage à coeur" est d'autant plus faible que la particule de concentré est plus petite, et ceci assure une conversion sensiblement com- plète du sulfure de nickel contenu dans la particule en sulfate de nickel désiré, au   acars   du grillage.

   Une telle conversion est assurée s'il est 

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 fait usage de concentrés extrêmement fine dont la grosseur de particule est, par exemple, de l'ordre de celle précédemment spécifiée. 



   Bien que le principe de la réduction de la grosseur des particules soit généralement appliqué lorsqu'on désire accroître le taux de la réaction qui intervient entre des solides et des gaz, le but visé par la présente invention n'est pas tant   d'accroître   la vitesse de la réaction que   d'empê-   cher l'oxydation sélective des sulfures de fer nickélifères, dont le résul- tat est un   "enriohissement   du coeur".

   L'effet d'enrichissement du coeur   est cumulatif.   En effet, lorsque le fer d'une particule de concentré est retiré du sulfure de nickel pour former une couche d'oxyde de fer, le coeur de la particule a tendance à concentrer le nickel de manière à produire un rapport entre le nickel et le fer se rapprochant du rapport qui, lors de l'oxydation, donnerait naissance à des couches de protection denses, de fer- rite de nickel entre le sulfure de nickel et la couche d'oxyde de nickel. 



  De plus, les sulfures riches en nickel sont beaucoup plus difficiles à oxy- der que les sulfures pauvres en nickel. 



   Un avantage encore plus important que présente l'application de particules de pyrrhotite à un état extrêmement divisé réside dans leur apti- tude à être amenées à un état favorisant leur agglomération, ce qui est es- sentiel pour la mise en pratique de cette invention. Ainsi qu'on le verra plus loin, cette tendance des concentrés de pyrrhotite finement broyée à former des agglomérés est amplifiée par l'action de liant du sulfate de so- dium ajouté. 



   En général, les essais indiquent que la concentration des addi- tions de sel nécessaires semble dépendre à un certain degré de la teneur en nickel de la pyrrhotite. La fonction chimique principale du sulfate de so- dium est de rendre instable les ferrites de nickel. Ce résultat est   proba-   blement effectué par un échange entre le sulfate de sodium et le ferrite de nickel, en quelque sorte selon la réaction exprimée par l'équation hypothé- tique suivante 
NiFe2O4 + Na2SO4 =   Na2Fe204   +   NiS04   
Il ressort de cette équation que le comportement effectif du sul- fate de sodium dépend dans une grande mesure de l'intimité du contact entre ce sel et les particules de sulfure en cours de grillage,

   ainsi que du main- tien d'une relation gaz-température qui assure les conditions dans lesquel- les le sulfate de nickel reste stable. Ainsi, bien que la quantité néces- saire de sulfate de sodium ajouté à la pyrrhotite dépende de la concentration du nickel, la portion du sulfate de sodium qui est effective dans la réac- tion ci-dessus est limitée par la mesure dans laquelle cette portion reste en contact avec les particules de minerai en cours de grillage. Comme on le verra plus loin, cette limite est atteinte avec des additions d'environ 5   %   de Na2SO4, sur la base du poids du concentré sec de pyrrhotite. Au de- là de ces proportions, des additions supplémentaires sont sans effet en rai- son des limitations de la surface des particules. 



   Le sulfate de sodium se comporte aussi à la façon d'un support ou, dans un sens, d'un catalyseur, pour la réaction de sulfatation. Le sul- fate de sodium   Na2S0,   contenu dans le four emprunte le SO3 résultant de   l'oxydation   de SO2 tandis qu'il passe en mélange avec un excès d'air   à   tra- vers le lit. 
 EMI7.1 
 



  Na2S04 + S03 Na80? 
Il se forme ainsi du pyrosulfate de sodium qui constitue en soi un agent de sulfatation énergique. 



   La stabilité du pyrosulfate est une fonction inverse de la tempé- 

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 rature et une fonction directe de la teneur en SO3 des gaz qui l'entourent. 



  Du point de vue qualitatif, les mêmes conditions s'appliquent pour les sul- fates de nickel, de cobalt et de cuivre. Dans un but de simplicité, on peut considérer les deux réactions d'équilibre suivantes : 
 EMI8.1 
 (1) Na2S04 + S03. > Na2S207 (2) N10 S03 >- NiS04 
Le sulfate de nickel est plus stable que le pyrosulfate de so- dium indiqué par les réactions. On peut supposer qu'un des agglomérés, par exemple au cours de son traitement de grillage, se trouve soumis à des con- ditions variables de température et de concentration en SO3 ou, en d'autres termes, à des conditions qui ne sont pas toujours favorables à la formation de sulfates.

   Il semble raisonnable de supposer que, bien que l'aggloméré soit situé dans une zone favorable à la sulfatation, les réactions (1) et (2) progressent l'une et l'autre vers la droite pour donner naissance à la fois à du pyrosulfate de sodium et à du sulfate de nickel. Lorsqu'un tel aggloméré arrive dans une zone moins favorable, la réaction (1) s'inver- se, ce qui rétablit la teneur en S03 nécessaire pour que la réaction (2) progresse vers la droite. De cette façon, le sulfate de sodium agit comme agirait SO3, c'est-à-dire comme une réserve ou "stabilisateur" qui assure une concentration locale adéquate de l'agent de sulfatation. Bien entendu, cette action s'ajoute au rôle du sodium pour empêcher la formation de fer- rites. 



   Les fines résultant du grillage peuvent avantageusement être ra- menées au lit fluidifié. Les fines elles-mêmes peuvent être séparées de toute manière appropriée du mélange gazeux s'élevant du lit, par exemple en faisant passer le mélange à travers un ou plusieurs cyclones. Les fines recueillies dans les cyclones peuvent être ramenées à l'intérieur du lit, ce qui s'obtient par exemple en les refoulant à l'intérieur du lit à l'ai- de d'un transporteur à vis enveloppé. Le retour des fines au lit offre plusieurs avantages importants. En premier lieu, il contribue à maintenir dans le lit une proportion faible mais essentielle de matière fine pour as- surer des conditions favorables au maintien de la fluidité. En second lieu, il permet d'enrichir le lit fluidifié de quantités supplémentaires de gaz de sulfatation.

   Ces gaz résultent de la décomposition, à la température du lit, des sulfates de fer qui ont été engendrés pendant le passage des pous- sières à travers les zones les plus froides du système, telles que l'espace libre du four surmontant le lit, et dans les conduits aboutissant à l'appa- reil de récupération des poussières et traversant cet appareil. En troisiè- me lieu, les particules des poussières qui ont été soustraites au traite- ment par le lit fluidifié en raison de leur entraînement prématuré par les gaz sont ramenées à ce lit pour y subir un traitement de grillage et de sulfatation supplémentaire. 



   Ainsi qu'il a été indiqué précédemment, les produits calcinés ré- sultant du grillage sélectif du sulfate sont des agglomérés qui conservent essentiellement leur identité géométrique originelle. Ces agglomérés peu- vent être soumis aux opérations de manutention subséquentes, y compris un lavage à l'eau, sans perdre leur forme ou leur dureté. Toute la matière soluble dans l'eau peut en être extraite par un traitement aqueux, sans qu'il soit nécessaire de les soumettre à aucun autre traitement supplémentaire, tel qu'un broyage ou une autre forme de désagrégation.

   Ceci constitue un avantage distinct sur le type classique de produit calciné qu'on obtient à partir de sulfures de nickel finement broyés, en ce sens que, dans toutes les opérations subséquentes du procédé, telles que le lessivage, la filtra- tion et le séchage, sont grandement facilités par la présence de proportions relativement.'faibles de matière fine. 

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   Ces caractéristiques de l'invention, et d'autres, seront mieux comprises par la description donnée ci-après en se référant aux dessins an- nexés, dans lesquels : 
Figure 1 est une vue de côté schématique, avec coupe verticale partielle, d'une forme d'appareil illustrant un mode de mise en pratique de l'invention; 
Figure 2 est une coupe par la ligne 2-2 de figure 1, à travers la sole du four; 
Figure 3 est une coupe par la ligne 3-3 de figure 2 et représente, vue de dessus, la surface du lit fluidifié reposant sur la sole; 
Figure 4 est une coupe par la ligne 4-4 de figure 2 représentant une boite à vent placée au-dessous de la sole et une série de distributeurs d'air disposés au-dessus de la sole;

   
Figure 5 est un détail à plus grande échelle de figure 4, repré- sentant quelques-uns des distributeurs d'air immédiatement adjacents à un tuyau d'évacuation partant de la sole et aboutissant à une boite à vent. 



   On se référera d'abord à la figure 1. L'appareil représenté com- prend un tuyau 10 à robinet d'alimentation en bouillie, débouchant dans la paroi supérieure d'un réservoir à niveau constant 12 qui est pourvu dans sa partie supérieure d'un tuyau de trop-plein 14 servant à assurer la cons- tance du niveau 16 de la bouillie 18 à l'intérieur du réservoir, Du fond du réservoir 12 part un tuyau de décharge 20 ¯sur lequel est montée une pom- pe à bouillie 22 refoulant la bouillie dans un tuyau 24 à robinet pourvu d'un raccord 25. Un tuyau à air 26 relie un compresseur d'air 28 au tuyau d'alimentation en bouillie. Le tuyau d'alimentation en bouillie est pourvu d'une branche verticale qui traverse un couvercle amovible 30 d'une hotte 32 montée centralement autour d'un trou d'homme 33 au sommet d'un four de grillage 34. 



   Le four de grillage à lit fluidifié représenté schématiquement est généralement rectangulaire en élévation et en section transversale, cet ap- pareil comportant des parois calorifugées latérales (figures 2 et 3), indi- quées en 36 et 38, extrêmes 40 et 42, et une paroi supérieure 44 (figure 1). 



  La sole 46 du four à griller (figures 1 et 2) comprend trois plaques démon- tables 48,50 et 52, sur la face supérieure desquelles sont assujetties une série de tuyères à air espacées les unes des autres et s'étendant vers le haut. 



   Le fond du four se termine par une boîte à vent ou distributeur d'air 56 (figures 1 et 4) qui possède une forme généralement triangulaire en section verticale (figure 4). Cette boite est composée de parois laté- rales 58 et 60 et de parois extrêmes 62 et 64. Un tuyau de distribution d'air 70 (figures 1 et 2), pourvu d'un robinet 72, s'étend le long du côté opposé de la boite. Des branchements de sortie 74, 76 et 78 relient le tuyau de distribution d'air 70 à trois compartiments 82, 84 et 86 formés par des cloisons 88 et 90 (figures 1 et 2). Les branchements d'entrée sont pourvus de compteurs à.robinet 92, 94 et 96 (figure 2) servant à régler et mesurer les quantités d'air introduites dans les compartiments. 



   Les plaques de sole   48,   50 et 52 (figure 2) s'étendent en travers des compartiments et sont respectivement pourvues de tuyaux de décharge 100, 102 et 104, qui sont disposés centralement et dont l'extrémité supérieure s'élève légèrement au-dessus des plaques (figures 4 et 5). Les tuyaux de décharge descendent verticalement à travers les compartiments 82, 84 et 86, et au-dessous desdits compartiments, où ils sont pourvus de robinets 106, 108 et 110 respectivement. Près de son extrémité inférieure, chacun des com- 

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 partiments est pourvu d'un tuyau 114 de décharge à robinet (figure 4) par lequel s'effectue l'évacuation des matières solides. 



   L'appareil de grillage est pourvu (figure 1) d'un tuyau 116 d'é- vacuation des produits calcinés, lequel traverse la paroi extrême 40 et occupe une position propre à maintenir un niveau prédéterminé favorable 110 d'un lit fluidifié 120 formé de la matière agglomérée soumise au traitement au-dessous de l'espace libre 122. Un tuyau 124 de décharge de fines et de gaz relie la portion supérieure de l'appareil à un séparateur 126 de fines et de gaz, tel qu'un cyclone, celui-ci pouvant être avantageusement relié à un second séparateur 128 de fines et de gaz, tel qu'un autre cyclone, par un tuyau 130. Une cheminée 132 part du second cyclone et débouche à l'air libre. 



   Il est avantageux de ramener les fines, séparées des gaz de l'ap- pareil dans les cyclones, audit appareil, en vue d'un nouveau traitement. 



  A cette fin (figure 1), des tuyaux de descente 134 et 136 vont des cyclones 126 et 128, respectivement, à un tube d'alimentation latéral 138 pourvu d'u- ne vis transporteuse mécanique 140. L'extrémité de décharge du tube se rac- corde à la portion inférieure du lit fluidifié 120. 



   Les buses à air 54 peuvent être de toute construction appropriée. 



   Celles du présent appareil représentées plus en détail à la figu- re 5 affectent la forme d'accouplements ou raccords de tuyau ordinaires 144, montés sur les extrémités supérieures de tubes 146 fixés de la manière re- présentée aux plaques 48, 50 et 52. Leurs extrémités inférieures sont fixées dans les trous 148 répartis à des distances d'axe en axe de 10 cm dans les plaques 48, 50 et 52, de la manière représentée. Les extrémités supérieures des tubes 146 s'ajustent dans des portions verticales 150 des raccords. 



  Les extrémités supérieures desdites portions verticales sont fermées par des   bouchons 152 ; etles extrémités inférieures des portions inclinées 154 des   raccords sont pourvues de bouchons semblables 156, chacun de ces bouchons présentant toutefois un petit trou ou passage à jet central 168 permettant à de très fins courants ou jets d'air de s'échapper vers le bas dans une direction faisant un angle aigu avec la verticale. Bien que ceci n'ait pas été représenté sur le dessin, les buses à air sont toutes tournées dans la même direction dans la pratique actuelle. 



   Comme les passages 158 sont tournés vers le bas, les fines du lit de matière fluidifiée ne peuvent pas tomber dans ces passages et les obstruer. 



  De plus, comme les bouchons 156 sont placés au-dessus des plaques de la so- le, la matière située près desdites plaques n'est pas influencée par les gaz fluidifiants et reste statique lorsque les produits calcinés sont éva- cués par le tuyau d'évacuation 116. Il en résulte la formation d'une couche morte 160. Ceci est un avantage du fait que cette couche agit de manière à isoler les plaques. Ainsi qu'il sera indiqué plus loin, cette couche peut par ailleurs être considérée comme composée d'une couche supérieure 162 faite d'agrégats de la dimension normale, et d'une couche inférieure 164 contenant des agrégats plus gros, si de tels agrégats sont présents. Les deux couches tendent à varier l'une par rapport à l'autre pendant les opé- rations tant en ce qui concerne leurs dimensions que leur contour. 



   Le four est équipé d'un ou plusieurs brûleurs 180, 182, tels que des brûleurs à huile ou à gaz, servant à chauffer la chambre pour l'amener à la température convenant pour la mise en marche de l'opération de grilla- ge. Ces brûleurs sont avantageusement placés juste au-dessus de la surface du lit 120, 
Il est extrêmement désirable de pouvoir régler la température de l'opération, à la fois à l'intérieur du lit et dans l'espace libre surmon- 

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 tant le lite Comme le grillage s'effectue de façon autogène, le lit dégage une chaleur exothermique qui monte avec les gaz de grillage à l'intérieur de l'espace libre. On peut effectuer un certain réglage de la température du lit en faisant varier le taux d'alimentation en bouillie provenant d'en haut et le taux d'introduction d'air au-dessous de la sole du four.

   Pour réduire la température du lit, on a proposé de le mouiller aussi à l'aide d'eau, un courant d'eau étant à cet effet déversé sur le lit ou introduit à l'intérieur du lit. Ceci présente toutefois l'inconvénient que la matiè- re humide tend à s'agglutiner et par suite à réduire la fluidité du lit. 



   On peut éviter cet inconvénient en introduisant un ou plusieurs courants d'eau, à l'intérieur de   l'espace   libre et en faisant en sorte que toute l'eau ainsi introduite s'évapore avant qu'elle ait atteint le lit. 



   A cette fin, l'appareil (figure 1) peut comprendre par exemple un tuyau d'alimentation d'eau principal 190, pourvu dtun robinet et d'un raccord 192 qui relie le tuyau à un tuyau de distribution latéral 194, lui- même pourvu de branchements d'alimentation à robinet 196, 198 et 200. Les branchements latéraux 196 et 200 s'étendent verticalement à travers la por- tion périphérique du couvercle de trou d'homme 30, leurs extrémités libres 202 et 204 étant dirigées vers l'extérieur de façon que des courants d'eau 206 et 208 projetés par ces tuyaux puissent être dirigés à l'écart, et gé- néralement le long des côtés, du courant de bouillie conique projeté à par- tir du tuyau d'alimentation   24.   L'eau ou la composition liquide (et par sui- te la viscosité) de la bouillie ne sont pas modifiées sensiblement lorsqu'on opère de cette manière.

   Le tuyau de branchement médian 198 est relié au tuyau d'alimentation en bouillie 24 afin que, si on le désire, une quantité 'd'eau supplémentaire puisse être ajoutée à la bouillie pour refroidir l'es- pace libre. La construction représentée présente l'avantage que les raccords 25 et 192 permettent aux tuyaux de branchement de bouillie et d'eau d'être démontés en bloc avec le couvercle. Des tuyaux d'alimentation d'eau peuvent déboucher dans l'espace libre en tout autre lieu approprié de sa portion supérieure, pourvu que l'eau projetée dispose d'un temps suffisant, au cours de sa descente, pour s'évaporer avant d'atteindre le lit fluidifie. 



   Des ouvertures obturables (non représentées) sont prévues dans les parois de la chambre, à divers niveaux, pour l'introduction d'une matiè- re calcinée propre à'faciliter la mise en marche, pour l'insertion de ther- mocouples servant à relever et régler la température régnant dans le lit et dans l'espace libre qui le surmonte, pour l'observation, l'inspection, etc. 



   On peut faire fonctionner l'appareil décrit de la manière suivan- te 
Des agrégats préalablement calcinés de concentré sont introduits dans l'appareil par une ou plusieurs des ouvertures obturables (non repré- sentées) de manière à constituer un lit d'amorçage ou de mise en marche. 



  Un tel lit est nécessaire pour amorcer l'opération de grillage qui suivra. 



  En d'autres termes, il faut que la matière à griller soit mélangée dans l'appareil avec une matière ayant déjà été grillée. Avant d'introduire les concentrés de sulfures bruts, il faut que le lit de mise en marche soit porté à une température suffisamment élevée pour permettre à l'opération de grillage de s'entretenir d'elle-même. A cette fin, les brûleurs à huile ou à gaz 180, 182 (figure 1) sont utilisés pour fournir la chaleur préliminai- re. Lorsque le lit a été porté à la température nécessaire pour commencer la combustion des sulfures, on ferme ces brûleurs. 



   On forme la bouillie 16 en mélangeant les concentrés avec une so- lution aqueuse de sulfate de sodium, puis on fait passer cette bouillie (fi- gure 1) à   l'intérieur   du réservoir 12 par le tuyau d'alimentation 10. Une quantité suffisante de bouillie est introduite dans ce réservoir pour pro- 

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 voquer le déversement continu de la bouillie par le tuyau de trop-plein 14 à l'effet de maintenir la masse de bouillie contenue dans le réservoir à un niveau prédéterminé 16. On fait travailler la pompe 22 à une vitesse constante prédéterminée, pendant que le compresseur 28 alimente d'air, sous une pression prédéterminée, le tuyau d'alimentation en bouillie 24.

   Les facteurs variables qui interviennent dans le fonctionnement sont réglés de façon que la bouillie admise par le tuyau d'alimentation s'étale'et soit projetée vers le bas sous forme d'un jet à l'intérieur de l'espace libre 122. Comme cet espace est fortement chauffé, la bouillie projetée à l'état divisé est soumise à un séchage immédiat qui provoque l'agglomération des particules de concentré au cours de leur passage à travers ledit espace. 



   Il peut être utile de considérer plus en détail les faits relatifs à la bouillie 18, à partir du moment où elle est admise par le tuyau 24 et commence son parcours vers le lit 120. Comme l'extrémité libre et ouverte du tuyau 24 descend verticalement à l'intérieur de l'espace libre 122, au sommet de cet espace, la bouillie est projetée vers le bas et latéralement- - au moins initialement - sous forme d'un courant conique à travers les gaz de grillage à haute température s'élevant du lita A mesure que la bouillie s'étale, elle se divise en une multitude de gouttelettes ou globules ténus. 



  Quelques-uns de ces globules sont des gouttes de liquide libérées de la bouillie ; d'autres sont des particules de concentré unies entre elles par du liquide retenu par ou contenu dans la bouilliea Cette partie du chemin parcouru par la bouillie peut commodément être considérée comme comprenant la zone A. En raison de la température élevée régnant dans l'espace libre, une certaine partie du liquide libéré de la bouillie et une partie du liqui- de retenu dans la bouillie se vaporise dans cette zone, mais ladite zone peut être considérée essentiellement comme étant la partie de l'espace libre dans lamelle la bouillie projetée est divisée en gouttelettes ténues. 



   Des gouttelettes descendent dans et à travers une région qu'on peut désigner par B. Dans cette zone, une forte proportion, sinon la tota- lité du liquide libéré de la bouillie restant s'évapore et est évacuée hors de l'espace libre par le tuyau 124; et des agrégats mouillés composés des particules de concentré se forment in situ pendant le parcours à travers la zone. Une partie du liquide de bouillie retenu par les agrégats s'en sépare par vaporisation. 



   Le reste de liquide libéré ou retenu par la bouillie s'évapore à mesure que les agrégats mouillés pour pénétrer et traverser ce qu'on peut appeler la zone C, située immédiatement au-dessus du lit fluidifié. Dans cette zone, les agrégats tombent à travers les gaz de grillage montants, qui possèdent approximativement leur maximum de température en ce point et sont de ce fait parfaitement séchés avant   d'atteindre   le lit. 



   La description ci-dessus n'est bien entendu qu'une application générale du processus probable, mais il n'existe évidemment pas de démar- cation nette entre les zones, celles-ci pouvant d'ailleurs être disposées à recouvrement. Dans tous les cas, le chemin suivi par la bouillie consi- dérée comme telle et par les gouttelettes et agrégats résultants, à travers l'espace libre, est suffisamment long ou étendu pour laisser amplement le temps au liquide, tant libéré que retenu par la bouillie, de s'évaporer, et aux agrégats de devenir parfaitement secs avant leur arrivée au lit. En d'autres termes, aucune possibilité n'est offerte au liquide d'atteindre le lit, que ce soit par l'entremise de la bouillie ou de quelqu'autre façon. 



  Tout le liquide de la bouillie se vaporise entre l'entrée dans le four et le lit; ses vapeurs se mélangent avec les gaz de grillage montants ; et le mélange de gaz et de vapeurs s'échappe continuellement de la portion supé- rieure de l'espace libre par le tuyau 124, les cyclones 126 et 128 et la 

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 cheminée 132, qui le décharge à l'air libre. 



   De plus, le liquide de la bouillie et les agrégats mouillés ou humides jouent une autre fonction très utile pendant leur parcours de cour- te durée, à savoir l'interception, la collecte et le retour d'une proportion très importante dépoussières ou de fines pulvérulentes au lit du four. La, bouillie et les agrégats tendent à se comporter comme un filtre mobile. Les particules de poussière sont entraînées par le liquide de la bouillie. La poussière entraînée peut, à son tour, s'unir et se fixer à des 'agrégats de concentré mouillés, ou même se convertir en agrégats de poussières qui tom- bent sur le lit. Une proportion importante des particules de poussières en- tre-en contact avec les agrégats de concentré mouillés ou humides tombant et y adhère de telle sorte qu'elles en deviennent souvent une partie inté- grante.

   Celles de ces poussières qui ne sont pas ramenées au lit se créent un chemin jusqu'au tuyau de décharge 124 et aux cyclones 126 et 128, mais les poussières qui sont entraînées sont parfaitement déshydratées sur leur parcours vers le lit. 



   Toutes les conditions sont ainsi réalisées pour assurer la forma- tion et le maintien d'une couche d'agrégats dans ce qui peut être désigné par la zone D, et ceci   empêbhe,   en dépit de la présence d'humidité, l'agglo- mération des agrégats sous forme de morceaux de grosseur exagérée qui au- raient graduellement pour effet de diminuer la fluidité du lit. C'est pour- quoi il importe que l'espace libre soit assez élevé, afin que la période de suspension de la bouillie et des agrégats tombants soit suffisamment longue pour permettre l'évaporation de tout le liquide ou humidité qu'ils contien-   nent.   A cette fin, il est préférable d'exagérer dans le sens d'une trop grande hauteur de l'espace libre par rapport à la hauteur qui suffirait nor- malement pour effectuer la déshydratation désirée. 



   Comme représenté à la figure 3, les agrégats séchés dans le par- cours de l'orifice d'entrée au lit 120 rencontrent la surface supérieure de ce lit dans une zone généralement circulaire nettement délimitée, indiquée en 186, ceci pouvant être aisément observé à travers un regard lorsque le lit est à l'état calme. On forme ladite zone circulaire en projetant la charge pendant quelques secondes à travers l'espace libre, pendant que le lit est à l'état de repos, et en permettant aux agrégats sèches de   s'enflam-   mer sur la surface chaude de la couche morte. L'éclat ou l'incandescence des agrégats fraîchement déposés délimite la zone d'impact du jet et permet d'ajuster les moyens de réglage du tube d'injection, etc., en vue d'obtenir les conditions les plus favorables en ce qui concerne la forme et la dispo- sition du jet. 



   On fait passer simultanément de l'air sous pression par le tuyau de distribution d'air 70 (figure 2) et les branchements de sortie 74, 76 et 78 dans les compartiments 82, 84 et 86 de la boite à vent ou de distribution d'air 56. On peut modifier les proportions d'air ainsi introduites dans les divers compartiments à l'aide des compteurs à robinet 92, 94 et 96, si on le désire, ou maintenir les volumes d'air admis sensiblement égaux. L'air ainsi admis aux compartiments s'échappe de ceux-ci par les nombreuses tuyè- res à air 54 disposées au-dessus des plaques de sole 48, 50 et 52, sous forme d'un nombre égal de courants fins.

   Ces nombreux courants d'air main- tiennent les agrégats finement divisés contenus dans le lit à un état tur- bulent, ce qui facilite le mélange des agrégats nouveaux avec les agrégats anciens et assure un contact intime de l'air avec les agrégats. En fait, chacun des agrégats est enveloppé et supporté par de l'air et par les pro- duits gazeux des réactions résultant de grillage, ce qui établit un milieu favorable à l'oxydation des sulfures contenus dans les particules de concen- tré. 

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   En pleine marche, des agrégats calcinés sont retirés du lit aussi rapidement que des agrégats fraîchement formés à partir de la bouillie pro- jetée se déposant sur le lit. Les produits calcinés se créent graduellement un chemin vers le tuyau de décharge 116 et tombent finalement par gravité dans ce tuyau qui assure leur évacuation. 



   L'opération de grillage exige une quantité d'air considérable et donne par conséquent naissance à une grande quantité de gaz sulfurés S02 et    SO3, Toute l'eau de la bouillie est convertie en vapeur d'eau. Le total de l'air, des gaz et de la vapeur d'eau représente un volume très important   qui est retiré continuellement de l'espace libre. Certaines fines sont né- cessairement produites, bien qu' en quantité relativement faible, au cours de l'opération de grillage. Une partie de la proportion de fines de la gros- seur des particules d'une poudre tend à être entraînée par les gaz. Le mé- lange de gaz et de fines résultant passe (figure 1) par un tuyau 124 dans le premier cyclone 126, dans lequel une proportion importante des fines les plus lourdes se sépare.

   Les gaz ainsi partiellement dépouillés des fines qu'ils véhiculent pénètrent dans le second cyclone 128 dans lequel une pro- portion importante des fines les plus légères se sépare. Les gaz quittent le dernier cyclone de la série pour passer dans la cheminée 132 qui les dé- charge à l'air libre. 



   Il est préférable que les fines séparées soient ramenées à la zo- ne de grillage. A cette fin, ces fines peuvent retomber par des- tuyaux de descente 134 et 136 dans le tube d'alimentation 138, dans lequel elles sont propulsées par un transporteur à vis 140 qui les introduit dans le lit 120 de l'appareil. 



   Les produits calcinés qui sont continuellement engendrés jouent un rôle important dans les réactions chimiques qui se produisent pendant l'opération de grillage sélective considérée dans son ensemble. L'oxyde de fer des produits calcinés à haute température du lit turbulent se comporte comme un catalyseur qui effectue une prompte conversion du gaz S02 fraîche- ment formé en gaz SO3 et contribue ainsi notablement à la conversion des sulfures de nickel,   (le   cobalt, et de cuivre insolubles dans l'eau en la for- me sulfate soluble dans l'eau. 



   Dans le cas où des morceaux de grosseur exagérée seraient formés par fusion, que ce soit au cours de la formation initiale des agrégats au- dessus du lit ou pendant leur grillage dans le lit, ces morceaux tendent à descendre jusqu'à la base du lit et, tôt ou tard, sous l'action du très grand nombre' de courants d'air fins, se créent un chemin dans et à travers la couche supérieure 164 (figures 1, 4 et 5), d'où ils passent à l'intérieur de la couche inférieure 160 et finalement, pénètrent dans ies tuyaux de dé- charge 100, 102 et 104. On peut ouvrir de temps à autre les robinets 106, 108 et 110 de ces tuyaux pour retirer ces agrégats trop gros. 



   Au lieu de retirer des agrégats calcinés par le tuyau de décharge 116 (figure 1), on peut les retirer par un ou plusieurs des tuyaux de   déchar-   ge 100, 102 et 104. Si on le désire, les produits calcinés peuvent être re- tirés à la fois par le tuyau de décharge 116 et par un ou plusieurs des tuyaux de décharge 100, 102 et 104. 



   Comme cela est indiqué clairement aux figures 1, 4 et 5, les ou- vertures ou conduits d'injection 158 des tuyères 54 sont maintenus à une bonne hauteur au-dessus du niveau des plaques de sole 48, 50 et 52, dans le but d'empêcher la turbulence des produits calcinés sur ou près de ces pla- ques, que la matière soit ou non composée d'agrégats trop gros ou non. La couche morte 160 remplace le type de calorifuge réfractaire classique (bri- que ou réfractaire moulable) et présente sur lui l'avantage d'être facile 

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 à enlever des plaques de sole, ce qui facilite le démontage de cette partie du four en vue d'une réfection, de l'entretien, etc.. 



   La couche inférieure irrégulière 160 (figures 1, 4 et 5) doit être considérée comme représentant de façon générale la configuration que possè- de la partie de la couche statique générale qui peut'être composée en partie d'agrégats trop gros, surtout si c'est le tuyau de décharge 116 qui est uti- lisé pour l'évacuation des agrégats calcinés. Les   dépressions coniques   qui se forment lorsque de gros agrégats sont retirés par les tubes 100,102 et 
104 se remplissent de produits calcinés réguliers qui s'enfoncent à partir du lit proprement dit et s'immobilisent. Lorsque de gros agrégats se for- ment de nouveau, ces agrégats s'enfoncent vers les plaques de fond, le pro- cessus du déplacement des produits calcinés réguliers étant ainsi répété. 



   On peut faciliter l'obtention des résultats qui viennent d'être décrits par un réglage approprié d'un certain nombre de facteurs variables tels que, par exemple, la pression des jets d'air, la section des ouvertu- res des buses d'injection, leur angle d'inclinaison, la direction desdites buses l'une par rapport à l'autre,   etc.   On peut faire tourner les buses dans un plan horizontal en faisant tourner les raccords   144,   les tubes 146, ou les deux. 



   Lorsque, comme c'est rarement le cas,il est recommandable   d'enle-   ver des matières solides qui se sont créé un chemin à l'intérieur des com- partiments 82, 84 et 86, on peut laisser ces matières tomber d'elles-mêmes (figure 4) dans les tuyaux de décharge à robinet   114.   



   Comme indiqué précédemment, on peut effectuer un certain réglage de la température régnant dans l'espace libre et, par suite, de la tempéra- ture du lit, en projetant de l'eau, plus spécialement dans ledit espace li- bre. A cette fin (figure 1), on peut projeter un ou plusieurs courants d'eau, à l'aide des branchements d'entrée 196 et 200, dans la portion supé- rieure dudit espace libre, de préférence latéralement au courant conique formé par la bouillie projetée à l'état divisé à l'aide du tuyau d'alimen- tation en bouillie 24, de façon à ne pas altérer sensiblement la composition du liquide de la bouillie, spécialement en ce qui concerne sa teneur en sel. 



  On peut aussi, si on le désire, faire en sorte que l'eau projetée à l'état divisé vienne frapper le jet divisé de bouillie à tout stade approprié de sa descente. De plus, si on le désire, on peut introduire une quantité d'eau supplémentaire dans la bouillie par voie du branchement d'alimentation médian 198, en diluant ainsi la bouillie par un agent réfrigérant avant qu'elle soit projetée à l'état divisé dans l'espace libre. On peut recou- rir à un seul ou à plusieurs des expédients indiqués ci-dessus. Le chemin parcouru par l'eau introduite à travers l'espace libre est suffisamment éten- du pour assurer l'évaporation de la totalité de cette eau avant son arrivée au lit, celui-ci n'étant donc pas mouillé par l'eau. La vapeur d'eau s'u- nit aux autres vapeurs et gaz qui s'échappent par le tuyau 124.

   L'eau spé- cialement ajoutée refroidit ainsi directement l'espace libre et refroidit indirectement le lit. Elle agit aussi de manière à éliminer par filtration la poussière contenue dans les gaz montants de l'appareil. 



   Selon un mode de réalisation pratique actuellement préféré, les produits calcinés résultant du grillage sélectif en sulfate sont soumis à un traitement de lessivage dans une installation de décantation continue à   contre-courant.   L'addition d'acides n'est ni nécessaire ni désirée pour le but envisagé. Les solides sont recueillis séparément et séchés. Le liqui- de ou filtrat est aussi recueilli séparément. 



   Bien entendu, le liquide ou filtrat contient les sulfates solubles dans l'eau du nickel, du cobalt et du cuivre et peut être traité de l'une 

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 quelconque des manières connues à l'effet de recueillir collectivement ou séparément les quantités de nickel, cobalt ou cuivre qu'il contient. La solution de sulfate peut par exemple être traitée par une solution de carbo- nate de sodium à l'effet de précipiter le nickel, le cobalt ou le cuivre sous forme de carbonates. Les coprécipités résultants sont convenablement filtrés et laissent un filtrat riche en sulfate de sodium, qu'on réutilise comme liant ou agent de sulfatation pour traiter de nouvelles quantités de concentrés. D'autres agents de précipitation, tels que la chaux, la pierre à chaux et la soude caustique, peuvent être utilisés.

   Divers modes   opératoi-   res peuvent être appliqués pour précipiter les métaux, séparément ou en bloc. Les agents de précipitation sodiques conviennent particulièrement parce que le sodium peut être converti en sulfate de sodium pour assurer une alimentation adéquate en ce sel pour le traitement de quantités supplémen- taires de concentrés. Comme l'opération est réalisée, au moins normalement, dans une usine de métallurgie du nickel, on peut griller le co-précipité a- vec une charge d'une matière nickélifère propre à former une matte, qui est à son tour traitée de la manière habituelle à l'effet d'en recueillir sépa- rément le nickel, le cobalt et le cuivre ou d'en recueillir le nickel et le cobalt ensemble. 



   Le lessivage ou épuisement doit être effectué soigneusement et avec une quantité d'eau suffisante pour séparer les sulfates solubles dans l'eau de la matière traitée. De cette manière, les résidus solides finals seront pratiquement exempts de sulfates de nickel, de cobalt et de cuivre, laissant ainsi un produit aggloméré presque libre de boue et consistant à peu près entièrement en oxyde de fer. Une séparation à démarcation nette est ain- si obtenue entre le nickel, le cobalt et le cuivre d'une part et le fer, d'autre part. 



   Pour déterminer l'effet du sulfate de sodium, ainsi que celui de la méthode appliquée pour ajouter cette matière, sur l'extraction du métal résultant du grillage en sulfate, on a effectué une série d'essais de gril- lage en lit fluidifié sur des concentrés de pyrrhotite de la composition chimique suivante : 
 EMI16.1 
 eu Ni S Fe Co Insolubles Si02 Ot3O 1,29 3494 5216 0,064 7e6 5 pour cent 
Dans certains des essais, le concentré de pyrrhotite a été gril- lé sans avoir recours à du sulfate de sodium ou à aucun autre réactif chi- mique. Dans un second groupe d'essais, la pyrrhotite a été additionnée de sulfate de sodium de manière à former un mélange de solides secs ; et dans un troisième groupe d'essais, une proportion de sulfate de sodium du même ordre a été ajoutée au concentré de pyrrhotite sous forme d'une solu- tion aqueuse.

   Comme le concentré de pyrrhotite utilisé dans chaque groupe d'essais était identiquement le même à tous égards, et comme les conditions du* grillage étaient aussi identiques, les chiffres moyens indiqués   cimes-   sous en ce qui concerne l'extraction du nickel pour chaque groupe font res- sortir clairement l'importance du sel de sodium sur le grillage sélectif en sulfate de la pyrrhotite. 
 EMI16.2 
 
<tb> 



  Essai <SEP> No <SEP> Addition <SEP> de <SEP> Na2SO4 <SEP> % <SEP> de <SEP> Ni <SEP> extrait
<tb> 
<tb> 
<tb> 18 <SEP> néant <SEP> 15,3
<tb> 
<tb> 
<tb> 9 <SEP> 10 <SEP> % <SEP> - <SEP> mélange <SEP> sec <SEP> 70,8
<tb> 
<tb> 
<tb> 28 <SEP> 8 <SEP> %- <SEP> mélange <SEP> mouillé <SEP> 84,9
<tb> 
 Ces chiffres se rapportent à la proportion du nickel contenu qui a été rendue soluble dans l'eau par le grillage du concentré de pyrrhotite. 



   Le concentré de   pyrrhbtite   utilisé dans le groupe d'essais ci---. 

 <Desc/Clms Page number 17> 

 dessus avait été broyé à un degré de finesse tel que 60   %   de la matière pas- sent à travers un tamis à maille de 74 microns. Après avoir soumis le même concentré à un nouveau broyage permettant le passage de 95 % de la matière à travers le même tamis, le traitement du concentré par une solution aqueu-   se de sulfate de sodium propre à donner un mélange contenant 8 % du sel (poids à sec) suivi du grillage en sulfate dans un four à lit fluidifié, a   donné un produit calciné dont 91 % du nickel contenu ont pu être extraits par lessivage à l'eau. 



   L'efficacité de l'action d'agglomération précédemment décrite peut être mise en évidence-par la distribution des grosseurs de particule des produits calcinés résultant du grillage à lit fluidifié d'un concentré de flottage de pyrrhotite conformément à la nouvelle technique d'alimenta-   tion à laquelle se rapporte l'invention. Le concentré de pyrrhotite utilisé a été soumis à un nouveau broyage tel que 97 % en poids du concentré sec passent à travers le tamis à ouverture de maille de 74 microns, la matière contenant par conséquent une forte proportion de particules colloidales, ou presque colloïdales, habituellement appelées "boues".

   Le concentré de pyrrhotite finement broyé a été mélangé avec des proportions d'eau telles qu'on obtienne une bouillie contenant environ 70 % en poids du concentré sec et 30 % d'eau, ce concentré étant essentiellement exempt de matières solubles dans l'eau. 



  La bouillie était refoulée dans un four à griller à lit fluidifié, à l'aide d'une pompe, par un tube fait d'une section de tuyau normale de 3,16 mm qui descendait verticalement travers la paroi supérieure du four. 



  Cette bouillie était introduite raison d'environ 2,25 kg par minute et    
 EMI17.1 
 était accompagnée d'air comprimé qui passait par le même tube et dont le dé- bit approximatif était de 112 dm3 par minute. La hauteur de l'espace libre du four, c'est-à-dire la distance verticale séparant la paroi supérieure du four du lit, était approximativement de 3,5 mètre. Comme le tube d'alimen-   tation en bouillie faisant saillie d'environ 15 cm au-dessous de la paroi supérieure du four, les Particules de bouillie-tombaient d'environ 3,35 mè-   
 EMI17.2 
 tres avant d'atteindre la surface du lit fluidifié. On maintenait la turbu- lence ou fluidité du lit en introduisant de 1 air la base de ce lit avec un débit d'environ 7 dm3 par minute et par dm2 de surface de sole.

   La tem- péeature des gaz de l'espace libre était d'environ 550OCy alors que celle du lit fluidifié était maintenue environ 6750C. Les quantités relative- ment peu importantes de poussières qui s'échappaient avec les gaz du four traversaient deux stades de dépoussiérage, du type cyclone, et les poussiè- res ainsi recueillies étaient continuellement ramenées au lit fluidifié par un transporteur vis, Le produit calciné était continuellement retiré du   lit fluidifié avec un taux d'enlèvement tel que le niveau de ce lit reste sensiblement inchangé pendant toute la durée de l'opération. Le tableau donne le résultat d'essais de tamisage du produit calciné.   



   TABLEAU I. 
 EMI17.3 
 
<tb> 



  Ouverture <SEP> de <SEP> maille <SEP> Poids
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> + <SEP> 3,36 <SEP> mm <SEP> 0,2
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> + <SEP> 2,00 <SEP> 1,1
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> + <SEP> 1,41 <SEP> 3,8
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> + <SEP> 0,65 <SEP> 8,5
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 0,65 <SEP> 13,9
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> + <SEP> 0,50 <SEP> 16,3
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> + <SEP> 0,30 <SEP> Il,9
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> + <SEP> 0, <SEP> 23 <SEP> 9, <SEP> 6 <SEP> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> + <SEP> 0,15 <SEP> 9,4
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> - <SEP> 0,15 <SEP> (refus) <SEP> 9,

  4
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 18> 

 
Les produits calcinés pour lesquels des grosseurs de particules dans les distributions arbitraires sont indiquées dans le tableau I se sont avérés comme idéale pour le maintien d'une bonne fluidité du lit et pour un fonctionnement régulier et continu du four de grillage à lit fluidifié, bien que les mêmes essais de tamisage aient fait ressortir que la proportion de matière suffisamment fine pour pouvoir être entraînée et véhiculée par les gaz du four était relativement faible.

   Si l'on se réfère de nouveau aux essais de tamisage de la charge de pyrrhotite (97 % - ouverture de mail- le, 74 microns), il est aussi évident qu'au moins 75   %   de la charge s'étaient convertis par agglomération en particules ayant plus de 74 microns, tout en permettant encore la formation d'agrégats au-dessous de 74 microns, ce qui indique que des bouillies de ces types auraient eu fortement tendance à donner des agrégats ou morceaux trop gros si elles avaient été introduites au-dessous ou directement au-dessus de la surface du lit fluidifié, de la manière habituelle.

   Par ailleurs, si la pyrrhotite finement broyée avait été filtrée, séchée et introduite dans l'appareil de grillage sous forme de solides finement divisés, la formation d'agrégats eût été négligeable, et les produits calcinés résultants, avec leurs fortes proportions de matière fine, eussent été susceptibles d'entraîner un poids de poussière anormalement élevé et de provoquer par conséquent des pertes relativement élevées en poussière. 



   Pendant le cours des réactions chimiques qui interviennent entre les agrégats et les gaz dans le lit fluidifié, chaque agrégat individuel se comporte physiquement comme une unité distincte, alors même qu'il serait composé de particules de concentré extrêmement ténues unies interstitielle- ment par des boues; toutefois, étant donné que, chimiquement, les particu- les ténues des agrégats sont liées les unes aux autres de façon poreuse, elles sont capables de réagir sous forme de très fines particules distinc- tes. De cette façon, le système réagissant possède tous les avantages qu'on est normalement en droit d'attendre de solides finement divisés dans leur réaction chimique avec les gaz fluidifiés, sans présenter les inconvénients qu'entraîne habituellement une telle réaction, tels que, par exemple, les taux élevés de perte en poussières. 



   L'application de la présente invention au grillage sélectif en sulfate de la pyrrhotite nickélifère est logique en ce sens que le concen- tré de pyrrhotite nickélifère finement divisé peut être traité avec la pro- portion convenable de sulfate de sodium et une quantité d'eau suffisante pour former une bouillie contenant, par exemple, 70   %   d'éléments solides et pouvant être refoulés à l'aide d'une pompe dans le four de grillage à lit fluidifié conformément au principe de la présente invention.

   Dans une opé- ration de ce type, on a préparé une bouillie en mélangeant un concentré de pyrrhotite nickélifère, dont   97 %   environ passaient à travers un tamis à ouverture de maille de 74 microns et qui contenait des proportions élevées de boue, avec une solution aqueuse de'sulfate de sodium qui était présente dans des proportions telles que la bouillie contenait environ 70   %   de pyr- rhotite,   27 %   d'eau   et 3 %   de sulfate de sodium, le tout en poids. Comme dans le cas précédemment décrit, la bouillie était introduite dans le four de grillage à lit fluidifié par un tube d'alimentation fait d'une section d'un tuyau normal de 3,16 mm traversant le centre de la paroi supérieure du four.

   Le débit du courant de bouillie était maintenu entre 1,8 et 2,25 kg par minute et de l'air comprimé atomisant était introduit avec la bouillie à raison de 113 litres par minute. Comme précédemment, les particules de bouillie projetée à l'état divisé étaient soumises à une chute d'environ 3,35 mètres, c'est-à-dire de la distance verticale séparant le bout du tube d'alimentation de la surface du lit fluidifié. On introduisait de l'air à la base du lit à raison de 7,3 litres environ par minute et par dm2 de sur- face de sole, ce qui maintenait le lit à un état de fluidité turbulent. Les 

 <Desc/Clms Page number 19> 

 températures des gaz contenus dans l'espace libre et dans le lit fluidifié étaient respectivement de 550  et 675 C.

   Dans cette opération, la propor- tion de matières solides entraînées par les gaz du four sous forme de pous- sières était encore plus petite que celle obtenue dans l'opération précé- demment décrite, dans laquelle on n'avait pas utilisé de sulfate de sodium. 



  La poussière recueillie était continuellement ramenée au lit fluidifié et les produits calcinés étaient retirés à un taux continu compatible avec le maintien d'un niveau stable du lit. Les produits calcinés résultant de ce traitement ont donné à l'essai de tamisage les résultats suivants : 
TABLEAU II. 
 EMI19.1 
 
<tb> 



  Ouverture <SEP> de <SEP> maille <SEP> Poids, <SEP> % <SEP> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> @ <SEP> 3,36 <SEP> mm <SEP> 0
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> + <SEP> 2,00 <SEP> 5,2
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> + <SEP> 1,41 <SEP> 7,8
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> + <SEP> 0,84 <SEP> 15,3
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> + <SEP> 0,65 <SEP> 19,7
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> + <SEP> 0,50 <SEP> 17,7
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> + <SEP> 0,30 <SEP> 10,2
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> + <SEP> 0,23 <SEP> 6
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> + <SEP> 0,15 <SEP> 5'
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> - <SEP> 0,15 <SEP> (refus) <SEP> 12,

  5
<tb> 
 
Une comparaison de la distribution arbitraire des grosseurs de particule indiquée dans le tableau II avec celle du tableau I fait ressor- tir la mesure dans laquelle la présence du sulfate de sodium augmente l'ac- tion d'agglomération de la fraction de boue contenue dans la charge, par rapport au four de grillage à lit fluidifié. De même que dans le cas précé- dent, la matière dont le lit était composé, et qui est représentée par les essais de tamisage du tableau II, se prêtait tout particulièrement au trai- tement en lit fluidifié, tant du point de vue mécanique que du point de vue métallurgique. Les produits calcinés représentés par le tableau II ont été lessivés avec de l'eau dans une installation de décantation à contre- courant, et l'on a obtenu les résultats métallurgiques suivants : 
TABLEAU III. 
 EMI19.2 
 
<tb> 



  Poids <SEP> Ou. <SEP> % <SEP> Ni.'% <SEP> Co, <SEP> %
<tb> 
<tb> Produits <SEP> calcinés <SEP> 1000 <SEP> g <SEP> '0,25 <SEP> 1,29 <SEP> 0,05
<tb> résidu <SEP> après <SEP> lessivage <SEP> 750 <SEP> g <SEP> 0,02 <SEP> 0,14 <SEP> néant
<tb> extraction, <SEP> % <SEP> 94 <SEP> 92 <SEP> Ca <SEP> 100
<tb> 
 
La comparaison du chiffre d'extraction du nickel ayant résulté du grillage d'une pyrrhotite contenant environ   4 %   de sulfate de sodium avec les chiffres donnés précédemment indique que la proportion de sulfate de so- dium peut être considérablement réduite par rapport aux chiffres précédents de   8 %   environ, sans que ceci entraîne une perte supplémentaire de nickel dans le résidu de lessivage.

   En d'autres termes, le traitement par une so- lution aqueuse de sulfate de sodium auquel on soumet la pyrrhotite à l'ef- fet d'obtenir une bouillie destinée à être utilisée comme charge pour l'ap- pareil de grillage, conformément au principe de la présente invention, dou- ble l'efficacité du sel en permettant un contact très intime entre le sel et les particules de pyrrhotitedont sont composés les agrégats individuels. 



   Les essais de tamisage du résidu   lixivi   ont donné les résultats suivants : 

 <Desc/Clms Page number 20> 

 TABLEAU IV. 
 EMI20.1 
 
<tb> 



  Ouverture <SEP> de <SEP> maille <SEP> Poids
<tb> 
<tb> 
<tb> + <SEP> 2,0 <SEP> mm <SEP> 0,4
<tb> 
<tb> + <SEP> 1,41 <SEP> 0,4
<tb> 
<tb> + <SEP> 0,84 <SEP> l, <SEP> 2 <SEP> 
<tb> 
<tb> + <SEP> - <SEP> 0,65 <SEP> 5'
<tb> 
<tb> + <SEP> 0,50 <SEP> Il,1
<tb> 
<tb> + <SEP> 0,30 <SEP> 15,2
<tb> 
<tb> + <SEP> 0,23 <SEP> 14, <SEP> 8 <SEP> 
<tb> 
<tb> + <SEP> 0,15 <SEP> 11,1
<tb> 
<tb> + <SEP> 0,1 <SEP> Il, <SEP> 5 <SEP> 
<tb> 
<tb> + <SEP> 0;074 <SEP> 4,5
<tb> 
<tb> - <SEP> 0,074 <SEP> (refus) <SEP> 24,8
<tb> 
<tb> 100
<tb> 
 
Les chiffres donnés ci-dessus en ce qui concerne la distribution des grosseurs d'agrégats du résidu lixivié font ressortir le fait que cette distribution est nettement avantageuse, si l'on tient compte des opérations de lessivage, de lavage et de filtration qui constituent une partie néces- saire de toutes les opérations hydrométalliques.

   Alors que la charge ini- tiale de l'appareil de grillage était à un état de subdivision si fine que 97 % pouvaient passer à travers un tamis à ouverture de maille de 74 migrons, la proportion du produit final possédant cette finesse était inférieure à 25 %. Ainsi, l'avantage d'une opération relativement exempte de poussières dans le four de grillage à lit fluidifié est obtenu, grâce à la présente in- vention, dans tous les stades des procédés de traitement des produits gril- lés (lessivage, lavage et filtration), Les stades décrits ci-dessus en é- tant un simple exemple, du fait qu'on obtient des produits calcinés dont la manutention est facile parce qu'ils sont composés de particules relativement grosses. 



   D'autres avantages qu'offre sur les méthodes classiques la nouvel- le technique consistant à alimenter en bouillies de sulfure un four de gril- lage à lit fluidifié en les projetant à l'état divisé vers le bas à travers le four à partir du sommet du four seront peut être mieux compris en compa- rant la façon dont une seule gouttelette de bouillie descend à travers les gaz chauds contenus dans la chambre du four. Lorsque la gouttelette ren- contre les gaz au sommet de la chambre, elle est rapidement portée à une température supérieure au point d'ébullition de l'eau ou solution qu'elle contient. Comme de la vapeur est par conséquent émise par la gouttelette pendant sa chute, la teneur en vapeur d'eau des gaz du four est plus grande dans les régions supérieures de la chambre qu'aux autres niveaux de l'espar ce libre du four.

   Par conséquent, la teneur en vapeur d'eau des gaz du four tels que ; oxygène, S02 et SO3, est plus élevée au niveau de la surface du lit qu'au point où la bouillie pénètre dans la chambre du four. On voit ainsi que les gaz qui sont les plus effectifs, du point de vue chimique, dans les réactions de grillage qui s'effectuent dans le lit fluidifié n'ont pas été dilués par de la vapeur d'eau si l'élimination de l'eau contenue dans la bouillie est effectuée avant que celle-ci ait atteint le lit au lieu de ne l'être qu'après. 



   Les observations données ci-dessus en ce qui concerne l'effet diluant variable de la vapeur d'eau, qui est un produit de la déshydrata- tion de l'agrégat de bouillie pendant sa descente à travers l'espace libre du four, peuvent être étendues à la dilution thermique qui résulte de la chal-eur latente de vaporisation de l'eau de la bouillie et de la capacité calorifique de la vapeur. Il peut être utile de considérer, à   titre .expli-   catif :(a) l'amenée d'un agrégat de bouillie frais directement au lit de 

 <Desc/Clms Page number 21> 

 grillage fluidifié; (b) la chute d'un tel agrégat à travers les gaz de l'es- pace libre avant que cet agrégat rencontre le lit.

   Dans le premier cas, l'eau contenue est vaporisée à la température du lit, la vapeur ainsi for- mée empruntant une certaine quantité de chaleur au lit au moment où elle monte avec les autres produits gazeux du four de grillage. Dans le second cas, la chaleur nécessaire pour volatiliser l'eau contenue est empruntée aux gaz après que ceux-ci ont quitté le lit fluidifié. En d'autres termes, l'eau de la bouillie a abaissé la température des gaz, tandis que celle du lit reste non influencée. 



   Il est par conséquent évident que l'alimentation d'un four de grillage à lit fluidifié en bouillies de sulfure, réalisée conformément à la présente invention, a comme conséquence d'améliorer le bilan thermique, cet avantage s'ajoutant à ceux précédemment décrits. Un tel bilan thermi- que amélioré constitue un facteur important dans certains procédés qui visent à effectuer le grillage sélectif en sulfate des minerais ou concen- trés dans des fours à griller à lit fluidifié, en ce sens que le taux d'a- limentation minimum compatible avec la température que doit posséder le lit correspond au temps de séjour moyen maximum des particules solides dans le lit fluidifié.

   En d'autres termes, étant donné que, dans des conditions de travail normales, le taux d'enlèvement des produits calcinés du lit flui- difié est le même que le taux d'introduction de la charge, le temps de sé- jour ou de traitement moyen des solides soumis aux grillage   vari   à l'inver- se du taux d'alimentation de charge, de sorte que tout moyen permettant de réduire ce taux d'alimentation augmente le degré auquel on pousse les réac- tions en augmentant la durée du traitement.

   Il s'ensuit que, dans les pro- cédés de grillage de sulfures à lit fluidifié autogène'auxquels a trait la' présente invention, des perfectionnements apportés au bilan thermique par la mise en pratique de l'invention se traduisant par des temps de séjour plus longs des matières solides et, par conséquent, par l'obtention des produits calcinés ayant été soumis à une réaction plus poussée. 



   La vapeur d'eau résultant du séchage d'une gouttelette de bouillie augmente aussi le volume total des gaz du four et, à toute température don - née, effectue un accroissement correspondant de la vitesse spatiale des gaz montants.   C6mme   le taux d'entraînement des poussières est fonction de la vitesse spatiale linéaire des gaz du four, il importe, pour le succès de l'opération, que cette vitesse spatiale soit aussi faible que cela est pra- tiquement possible. L'addition directe des bouillies au lit fluidifié aug- mente évidemment la vitesse spatiale et, par suite, la charge de poussières véhiculée par les gaz s'élevant à travers le lit, alors que, lorsque la dés- hydratation de la bouillie a lieu dans la zone surmontant le lit, la vites- se spatiale des gaz à l'intérieur du lit reste ininfluencée.

   De plus, l'accroissement que la masse de gaz contenue dans l'espace libre du four est susceptible de subir par suite de la production de vapeur d'eau dérivée de la bouillie n'est pas accompagné d'un accroissement correspondant du volu- me et de la vitesse spatiale des gaz, à cause de l'effet contraire de la contraction qui résulte de l'effet de refroidissement de la bouillie sur les gaz.

   Ainsi, aux avantages précédemment décrits de l'invention qui ont trait à l'élimination effective des poussières comme telles, et qui résultent du fait que lesdites poussières adhèrent aux particules humides de la bouillie s'ajoute la facilité moindre offerte aux poussières de quitter le lit flui- difié par l'effet d'un entraînement gazeuxo 
D'autres avantages que présente L'invention sur les méthodes clas- siques d'alimentation en bouillie des fours de grillage à lit fluidifié se- ront évidents pour l'homme du métier si l'on tient compte de la grande va- riété de boues et substances adhésives qui peuvent être présentes dans les bouillies de sulfures traitées conformément à la présente invention.

   Par 

 <Desc/Clms Page number 22> 

 exemple, dans les procédés de grillage-lessivage du cuivre, dans lesquels il est nécessaire d'effectuer le grillage sélectif en sulfate des bouillies à base de sulfures dans des fours du type à lit fluidifié, la présence de minéraux à base d'oxyde de cuivre dans la bouillie constituait jusqu'à ce jour un inconvénient en raison de la tendance de ces minéraux à subir une pulvérisation excessive dans le traitement de broyage, ce qui donnait nais- sance à des boues, qui provoquaient elles-mêmes la formation de gros agré- gats ayant pour effet de diminuer la fluidité du lit de grillage. De tel- les bouillies de sulfures boueuses à base d'oxydes peuvent être traitées facilement et avec succès à l'aide d'un appareil de grillage à lit fluidi- fié conforme à la présente invention. 



   De même, il peut arriver qu'une telle bouillie ne contienne pas tout le soufre qui est nécessaire, dans la pratique, pour former des sulfa- tes avec la totalité du cuivre présent, alors même que les besoins thermi- ques seraient satisfaits, auquel cas il pourrait être désirable de compenser l'insuffisance de la teneur en soufre en ajoutant à la bouillie un électro- lyte épuisé qui contient de l'acide sulfurique et du sulfate de fer. Dans ce cas encore, l'addition de solutions de ce genre serait une.entreprise hasardeuse si le mélange devait être introduit dans le lit fluidifié confor- mément aux méthodes classiques, mais elle serait très avantageuse dans une opération conforme à l'invention. 



   Un autre moyen, peut être plus frappant, d'appliquer les princi- pes de l'invention, concerne le grillage à lit fluidifié de minerais ou de concentrés qui, à   l'origine,   contiennent des proportions importantes de boues. Par exemple, on a mélangé certains concentrés de flottage pyritiques contenant du plomb, du zinc et du cuivre avec environ 0,75   %   de sodium et soumis le mélange à un grillage sélectif en sulfate dans un four à griller à lit fluidifié.

   Comme les concentrés contenaient des quantités négligea- bles de boue et qu'on n'avait ajouté qu'une quantité relativement faible de matière soluble dans l'eau, il ne s'est effectué qu'un très faible de- gré d'agglomération des grains entre eux, et les pertes par entraînement de poussière ont été relativement élevées..De plus, les caractéristiques de   flùidification   du lit ainsi obtenu ont été médiocres. Dans ce cas, on a constaté qu'il est réellement avantageux d'ajouter au concentré, à titre de matière de formation de boue, une substance argileuse appropriée, telle que la bentonite, afin d'effectuer l'union ou l'agglomération des grains, conformément à la présente invention. 



   Non seulement l'addition délibérée de boue diminue nettement la proportion de la matière du lit qui est évacuée sous forme de poussière, mais elle améliore à un degré marqué le rendement métallurgique, comme le fait ressortir la comparaison des chiffres du tableau ci-dessous, résultant de deux expériences dans lesquelles un concentré pyritique de plomb, zinc et cuivre a été soumis à un traitement de grillage à lit fluidifié, les produits calcinés étant épuisés à l'aide d'un acide sulfurique dilué. Les conditions des deux essais étant identiques, sauf indication contraire. 
 EMI22.1 
 
<tb> 



  Essai <SEP> Bentonite, <SEP> Na2SO4, <SEP> % <SEP> Pourcentage <SEP> d'extrait
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> No <SEP> % <SEP> ¯¯¯¯¯¯¯ <SEP> Zn <SEP> Cu <SEP> Fe
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 13 <SEP> 0 <SEP> 0,75 <SEP> 72 <SEP> 73,3 <SEP> 13,4
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 14 <SEP> 2 <SEP> 0,75 <SEP> Si,2 <SEP> 93, <SEP> 2 <SEP> 4
<tb> 
 
Les chiffres ci-dessus montrent que l'addition de 2 % de bento- nite a non seulement amélioré l'extraction des métaux désirés, mais a eu aussi comme résultat une séparation plus nette entre le zinc et le cuivre d'une part, et le fer du concentré d'autre part. 



   Non seulement l'invention peut être appliquée utilement au domai- 

 <Desc/Clms Page number 23> 

 ne du grillage sélectif en sulfate, mais elle est aussi avantageusement ap- plicable aux procédés dans lesquels on cherche à obtenir une simple oxyda-   tiono   Par exemple, certains types déconcentrés de flottage à base de sulfu- res   et/ou   de sulfarséniures contiennent de l'or, en partie   scus   une forme .directement pulvérisable et en   pàrtie   sous une forme réfractaire ou "blo-   quée"e   En pareil cas, il est désirable d'extraire l'or directement   pulvéri-   sable en soumettant le concentré à un broyage extrêmement fin, suivi d'une amalgamation ou d'un lavage au cyanure.

   Le résidu d'un tel traitement est alors grillé à l'effet de'libérer la fraction "bloquée" de l'or pour permettre son extraction par un second traitement de lavage au cyanure, et c'est dans son application au grillage à lit fluidifié de matières de ce genre contenant des boues finement divisées que le présent procédé est avan-   tageux.   



   Les deux exemples ci-dessus, parmi d'autres précédemment décrits, 
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 semblent représenter et illustrer assez typiquementlà,diteri3iÏédî-enombreu-

Claims (1)

1. ses autres applications utiles de l'invention qui viendront naturellement à l'esprit de l'homme du métier. Dans la présente description, les termes "boue" et 'particules de boue" s'entendent pour des particules de minéraux sulfures ou oxydes, surtout ceux d'une nature argileuse, dont les particu- les sont extrêmement fines et ont des dimensions colloïdales, ou presque colloïdales, ainsi que les matières généralement appelées "précipités d'hy- drates gélatineux", telles que celles produites par l'addition d'alcalis à des solutions qui contiennent des sels de métaux tels que le fer ou l'a- luminium. Le terme "matière soluble dans l'eau" s'entend pour tout sel aci- de ou alcali minéral soluble dans l'eau,

   ainsi que pour toute matière miné- cale soluble dans l'eau qui se révélerait comme pouvant avantageusement être ajoutée à une bouillie de sulfure dans la mise en pratique de cette invention., RESUME.

   Procédé de grillage de concentrés de sulfures métalliques par la méthode du lit fluidifié, caractérisé par les points suivants, séparément ou en combinaisons : 1) Il consiste à préparer une bouillie en mélangeant ces concentrés avec un liquide aqueux, à projeter la bouillie à l'état divisé et sur une distance suffisante dans et à travers l'espace libre et chaud surmontant le lit fluidifié, de manière à produire un grand nombre de très petits agré- gats mouillés qui sont composés chacun de plusieurs particules de concentrée liées, au moins en partie, par le liquide de la bouillie, à vaporiser com- plètement à l'intérieur de l'espace libre, à l'aide des gaz chauds s'éle- vant du lit fluidifié, l'excès de liquide aqueux qui est libéré de la bouil- llie par suite de la formation des agrégats mouillés,

   afin d'empêcher le li- quide ainsi libéré d'atteindre le lit fluidifié et de le mouiller, à faire passer suivant un long parcours s'étendant à l'intérieur de l'espace libre chaud les agrégats fraîchement formés, de manière qu'ils disposent d'un temps suffisant pour se séparer de leur himidité, à évaporer l'humidité des agrégats pendant qu'ils suivent leur parcours prolongé à travers l'espace libre au contact des gaz chauds pour effectuer le séchage desdits agrégats et empêcher des agrégats mouillés d'atteindre et d'humidifier le lit flui- difié, à permettre au mélange résultant de vapeurs et de gaz de s'échapper à l'air libre à partir de la portion supérieure de l'espace libre, à faire tomber les agrégats séchés sur le lit fluidifié pour effectuer leur gril- lage,

   à maintenir les agrégats dans le lit fluidifié à l'état continuelle- ment sec afin d'empêcher qu'ils s'agglomèrent sous forme de morceaux trop gros qui auraient pour effet de réduire la fluidité du lit, à griller de manière autogène les agrégats secs dans le lit fluidifié, à maintenir les <Desc/Clms Page number 24> agrégats généralement dans la même dimension et la même forme pendant le grillage de façon à assurer l'uniformité du lit, et à retirer du lit flui- difié les agrégats calcinés résultants.

   2) Le liquide aqueux servant à préparer la bouillie est l'eau.

   3) L'eau ou autre liquide aqueux servant à préparer la bouillie contient un sel, de préférence un sel de métal alcalin tel que, et de pré- férence, le sulfate de sodium.

   4) De l'air comprimé est incorporé uniformément à la bouillie avant son entrée dans l'espace libre, afin de faciliter la projection à l'état divisé de cette bouillie.

   5) La projection de la bouillie à l'état divisé est réalisée en- tièrement à l'intérieur de l'espace libre afin d'empêcher le contact de ladite bouillie avec la paroi supérieure et les parois latérales de la chambre de grillage et, par suite, d'éviter la formation d'excroissances de sulfures sur lesdites parois.

   6) Le parcours prolongé des agrégats à l'intérieur de l'espace libre est obtenu en projetant la bouillie à l'état divisé à travers une cham- bre relativement haute.

   7) On obtient le parcours prolongé en projetant la bouillie à l'état divisé et de haut en bas à partir de la portion supérieure centrale d'un espace libre de hauteur relativement grande.

   8) La température du lit fluidifié est réglée, au moins en partie, par le réglage de la température régnant dans l'espace libre.

   9) On règle la température régnant dans l'espace libre en réglant la quantité de liquide aqueux contenue dans la bouillie projetée à l'état divisé dans l'espace libre.

   10) Pour régler la température régnant dans l'espace libre, on projette à l'état divisé des quantités réglées d'eau, indépendamment et séparément de celle contenue dans la bouillie, dans ledit espace libre, l'eau injectée étant complètement vaporisée dans ledit espace libre de fa- çon qu'elle ne puisse pas atteindre et mouiller le lit fluidifié, et la va- peur d'eau résultante étant mélangée avec lesdites vapeurs et gaz s'échap- pant de l'espace libre.

   11) Les particules de poussière entraînées par les gaz chauds s'élevant du lit fluidifié sont amenées au contact de la bouillie proje- tée à l'état divisé et des agrégats fraîchement formés, et une quantité sensible de particules de poussières adhère aux agrégats descendant à l'in- térieur de l'espace libre jusqu'au lit, au lieu de s'échapper dudit espace libre avec les vapeurs et les gaz.

   12) Les particules de concentré sont suffisamment petites pour empêcher le "grillage à coeur".

   13) Les particules de concentré sont broyées de façon que la ma- jeure partie desdites particules passe à travers un tamis à ouverture de maille de 74 microns, à l'effet d'empêcher le "grillage à coeur".

   14) Des boues sont présentes dans la bouillie, au moins en partie, sous forme d'une matière argileuse ou d'une bentonite spécialement ajoutées.

   15) Les agrégats formés sont de diverses grosseurs, mais sont suf- fisamment petits pour que la majeure partie desdits agrégats passe à tra- vers un tamis à ouverture de maille de 4,75 mm.

   16) Les agrégats sont suffisamment petits pour passer, sous forme <Desc/Clms Page number 25> de portions classées, à travers une série de tamis dont l'ouverture de mail- le varie de 4,75 mm environ à 74 microns environ, de manière à obtenir une série de grosseurs arbitraires propres à assurer une bonne fluidité du lit.

   1.7) Les concentrés de sulfures métalliques à griller comprennent les'suivants : sulfures du type pyrrhotite nickélifère et autres sulfures nickélifères; sulfures cuprifères, y compris les mélanges du type sulfure- oxyde ; sulfures de fer aurifères, y compris ceux contenant de l'arsenic; au- . très sulfures de fer, y compris ceux contenant du plomb, du zinc et du cui- vre ; etc..