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La présente invention a trait au grillage des pyrites et, plus particulièrement, des pyrites finement divisées.
Lorsqu'on grille les pyrites finement divisées dans des fours de grillage instantané ou desfours à fluo-solides antérieurement connus, une grande quantité de poussière se forme dans les fumées provenant des fours, cette poussière consistant essentiellement en oxydes de fer en plus de peti- tes quantités d'impuretés contenues dans les pyrites. Les particules fine- ment divisées d'oxydes de fer contenues dans les gaz sortants des fours de grillage réagissent, le fait est bien connu, avec les oxydes arsénicaux des gaz. Pratiquement la totalité de l'arsenic des fumées se dépose dans l'ap- pareil d'épuration des fumées, avec les oxydes de fer ou la poussière des fumées, sous forme d'arsénite et d'arsénate.
Les minerais brûlés sont norma- lement employés dans les fonderies de fer pour la production du fer et le procédé est généralement tel que seule une petite partie de ces minerais bru- lés est admise dans une charge d'agglomération qui contient, entre autres, de la chaux. Cela implique que l'arsenic contenu dans les minerais brûlés reste en majeure partie dans l'agglomérat de fer et contamine le fer qui en est produit.
Lorsqu'on grille les pyrites finement divisées dans un four de grillage multiple antérieurement connu, les gaz sortants gardent des quanti- tés bien moindres de particules de poussière d'oxyde de fer. Il s'ensuit qu'une petite partie seulement de l'arsenic présent subséquemment dans les gaz sortants est précipitée dans l'appareil épurateur de gaz avec la poussiè- re de fer et que l'arsenic restant quitte le gaz SO2 dans les tours de lava- ge. Les minerais brûlés provenant de fours de grillage multiples présentent dès lors une valeur supérieure pour la production du fer.
Le grillage des pyri- tes finement divisées dans des fours degrillage multiplesest toutefois d'exécu= tion plus difficile que le grillage dans le four de grillage instantané et les fours à fluo-solides, du fait de la formationd'amas devant les ringards mécaniquement actionnés des fours de grillage rotatifs et des accélérations plutôt considérables dans les foyers. supérieurs,.
Lorsqu'on exécute les procédés susmentionnés antérieurement con- nus, les minerais brûlés sont obtenus dans un état très finement divisé, ce qui donne des poussières lors de la manutention.
Un désidérata existe donc d'exécuter un grillage de pyrites fine- ment divisées sans produire de quantités trop grandes de poussière dans les gaz sortants, comme dans le procédé de grillage instantané et dans les procédés connus jusqu'à présent du grillage de fluo-solides, et d'écarter simultanément des désavantages du grillage des pyrites finement divisées dans les fours de grillage multiples.
Le but principal de la présente invention est que, dans le cas où l'arsenic est présent dans les pyrites, la sublimation de l'arsenic et d'une certaine partie du soufre ait lieu dans un four séparé qui est équipé d'une installation de condensation pour empêcher l'arsenic sublimé de rejoindre la poussière dans les gaz, après oxydation.
Un autre but est de produire une agglomération partielle des minerais brûlés pour éviter qu'ils ne forment des poussières.
Un autre but est d'augmenter la valeur économique totale des mi- nerais brûlés.
Un autre but est d'éviter les grandes quantités susmentionnées de poussières dans les gaz sortants, ce qui facilite la séparation de la poussière des gaz.
La présente invention est caractérisée essentiellement en ce que
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le soufre et, particulièrement, l'arsenic éventuellement présent sont ame- nés à se sublimer par le contact direct avec la matière chaude, déjà grillée, pendant une première phase pendant laquelle il ne se produit essentiellement pas de grillage, après quoi le grillage commence pendant la phase suivante.
La matière chaude déjà grillée qui, par le contact direct avec les pyrites, amène un des atomes S à se sublimer, doit avoir une température d'environ 850 à 900 C. Si la matière grillée, pour quelque raison, n'a pas cette température élevée, la quantité désirable de chaleur peut etre obtenue en introduisant une petite quantité de gaz oxydant. Les températures dési- rées pour la sublimation nécessaire à l'élimination de l'arsenic de la pyri- te sont celles qui sont supérieures à 550 C.
L'invention peut être appliquée aux pyrites de grosseur granulo- métrique comprise dans l'intervalle allant de 100 de particules inférieu- res à 0,06 mm jusqu'à 6 mm.
L'invention est basée sur le fait qu'un des atomes de soufre du
FeS2 est admis à se sublimer partiellement ou complètement avec l'arsenic éventuellement présent sur le même lit ou dans le même lit, qui, après l'a- chèvement de la sublimation, est grillé par le soufflage d'un gaz oxydant, tel que l'air, à travers le lit à un ou pluisurs niveaux sous la surface du lit. Lorsque ce grillage est terminé, une augmentation considérable de la température du lit se trouve obtenue. La matière fraîche, contenant FeS2, est chargée sur le lit, par exemple sur sa surface supérieure. Subséquemment une nouvelle sublimation se produit. Lorsque cette sublimation est terminée, le grillage commence en soufflant un gaz oxydant à travers le lit et ainsi de suite.
Pendant la sublimation, quasi tout l'arsenic des pyrites s'échappe, en plus de soufre susmentionné, essentiellement sous forme de composés du soufre.
Les minerais brûlés sont retirés en-quantités telles qu'on obtient un niveau constant pour le lit.
La sublimation exécutée avant le grillage ayant lieu dans le voi- sinage immédiat des oxydes de fer du lit, favorise considérablement les ten- dances à l'agglomération antérieurement connues, observées dans tous les pro- cessus de grillage de pyrites finement divisées. L'agglomération est encore accrue par le fait que le gaz oxydant du grillage proprement dit du lit est fourni au lit par une pression pulsatoire, avec des intervalles de temps va- riables. Un moyen qui augmente encore l'agglomération est que les pyrites fi- nement divisées sont fournies au lit sous forme de petites pastilles ou de flocons de broyage tassés, contenant la moindre humidité normalement présente dans les charges de pyrites finement divisées.
La cause de l'agglomération est principalement que l'on obtient des points de surchauffe partielle dans le lit lorsqu'on grille le FeS restant dans le lit après la sublimation.
Pour que ces points de surchauffe au lit soient suffisamment concentrés, on ne permet pas que le FeS du lit soit uniformément réparti dans tout le lit trop rapidement. Après que le grillage du lit est terminé, c'est-à-dire avant l'apportdes,pyrites au lit, l'apport pulsatoire du gaz a eu pour résultat le fait que les particules les plus petites du lit se trouvent dans la cou- che supérieure du lite Cela implique que, lorsqu'on grille après la sublima- tion, la surchauffe partielle est amenée à se produire justement parmi les petites particules qui requièrent le plus l'agglomération pour ne pas être emportées par le gaz sous forme de poussière.
Une particulartié très importante de l'invention est que la su- blimation fait qu'une quantité si grande de chaleur est retirée du lit, que le: refroidissement normalement prévu du lit de fluo-solides ou du lit su- blissant une certaine agitation, par l'introduction de serpentins ou d'orga- nes analogues de refroidissement, de l'aspersion d'eau ou d'un mélange de
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gaz oxydants et de gaz sortants froids ne doit; sensiblement pas être appli- quée.
Le soufre et l'arsenic sublimés du lit sont brûlés par l'apport du gaz oxydant, de préférence dans une chambre de combustion séparée, qui peut être reliée à une chaudière, ou dans cette dernière, ou on laisse le soufre et l'arsenic se condenser dans une chambre de refroidissement dis- posée à cet effet.
L'invention a été décrite ci-dessus comme comprenant une seule chambre de four afin d'obtenir une description facile à comprendre. En pra- tique, il s'ensuit que les gaz SO2 sortants ne sont pas fournis avec une concentration continue à l'appareil qui traite le gaz SO2. En outre, l'in- vention est caractérisée en ce que deux, trois ou plusieurs fours fonction- nent périodiquement de manière coordonnée, de façon qu'une concentration élevée continue de SO2 gazeux soit obtenue.
Ces batteries de fours peuvent évidemment être bâties ensemble en une chambre, avec une sortie commune des gaz et une chambre de combustion commune, mais avec des batteries de lits espacées, situées dans le fond de la chambre, où chaque lit est réglé indé- pendamment des autres lits, bien que le fonctionnement coordonné périodique susmentionné soit maintenu,
L'invention est encore caractérisé, en ce que la poussière obte- nue dans l'appareil épurateur de gaz est débarrassée de la petite quantité d'arsenic, précipitée des gaz sortants avec la poussière ou ce qu'on appelle les minerais brûlés, en chargeant ces minerais brûlés, continûment ou par intermittence, avec les pyrites, sur le lit, lorsque doit se produire la su- blimation et/ou à la fin du processus du grillage.
De ce fait, dans le pro- cessus de sublimation et au commencement du processus du grillage, on obtient une réaction de réduction du soufre' et du FeS sur les arsénites ou arsénates présents dans ces minerais brûlés et les composés de l'arsenic s'échappent avec les gaz sortants.
La température du lit est réglée en ce que la totalité du gaz oxy- dant, ou une partie de celui-ci, contenu dans la chambre de combustion et nécessaire à l'oxydation du soufre sublimé, est fourni au lit ou près de sa surface avec un mouvement dirigé obliquement vers le bas.
Ci-dessus a été décrit un procédé de sublimation périodique dans un même lit. La sublimation effective et l'élimination de l'arsenic peuvent aussi être réalisées par une sublimation continue d'un des atomes S du FeS2, partielle ou totale, dans une chambre de sublimation séparée du lit de gril- lage et, simultanément, le groississement granulométrique des minerais brû- lés est obtenu qui est désirable du point de vue poussière et traitement de ceux-ci. Le procédé, pour cette sublimation continue, consiste principale- ment à fournir des minerais brûlés chauds à la chambre de combustion, en pro- venance du lit de grillage, et des pyrites.
Dans la chambre de sublimation, la matière est acheminée continûment, tout en mélangeant ses composants, mi- nerais brûlés et pyrites, de la partie supérieure ou d'une des parties de la chambre de sublimation, dans laquelle a lieu l'apport des minerais brûlés à la partie inférieure ou à l'autre partie, d'où la matière obtenue est ache- minée vers le lit de grillage. Pendant que la matière se trouve dans la chambre de sublimation, la sublimation se produit. La chaleur requise pour la sublimation est sensiblement obtenue des minerais brûlés chauds. Le grillage de la matière provenant de la chambre de sublimation et disposée dans le lit de grillage a lieu de préférence par l'introduction pulsatoire d'un gaz oxy- dant dans le lit à partir du fond de ce dernier et/ou des côtés, par des tubes de préférence tournés vers le bas.
Pendant le processus du grillage, il se produit simultanément un mouvement de la matière vers la sortie des mine- rais brûlés. La matière peut être mise en mouvement du fait que le gaz oxy-
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.dant pulsatoire, qui pénètre dans le lit envue du grillage, est dirigé dans le lit de manière que le mouvement qui se produit dans le lit emporte en même temps la matière vers l'ouverture de sortie des minerais brûlés chauds, vers la chambre de sublimation. Pour empêcher la matière de passer trop ra- pidement de l'entrée du lit de grillage à la sortie des minerais brulés chauds et vers la chambre de sublimation, une cloison est insérée dans le lit qui divise partiellement le lit en deux parties.
L'enlèvement des minerais brû- lés de la chambre de grillagea de préférence lieu à partir du fond du four car l'apport du gaz-oxydant pulsatoire amène les plus gros grains des mine- rais brûlés à se rassembler dans le fond du lit. L'introduction des minerais brûlés chauds dans la chambre de sublimation a de préférence lieu depuis la partie supérieure du lit de la chambre de grillage, où. la charge a la moin- dre grosseur granulométrique.
Les gaz qui quittent séparément les chambres de sublimation et de grillage peuvent être réunis dans une chambre commune pour la combustion du soufre provenant de la chambre de sublimation. Cela peut avoir lieu si les pyrites ont un faible pourcentage d'arsenic.
De même, dans la sublimation continue d'un des atomes S du FeS2, décrite ci-dessus, la poussière est amenée du système épurateur des gaz au commencement de la sublimation, Le gaz oxydant, contenu dans la chambre de combustion commune requise pour la combustion du soufre, peut aussi être introduit dans la chambre de grillage ou dans le lit y contenu et/ou immé- diatement avant ou dans la chambre de combustion. La manière dont l'apport de poussière et de gaz oxydant est effectué dépend de la composition des py- rites. Il est désirable d'obtenir la température la plus élevée possible des minerais brûlés pénétrant dans la chambre de sublimation, sans risque d'une agglomération en cours de grillage, du fait des impuretés contenues dans les minerais brûlés ou pour d'autres raisons.
Dans la sublimation continue, le soufre sublimé peut aussi être totalement ou partiellement condense pour récupérer le soufre et l'arsenic dans des chambres de refroidissement spéciales, avant que le gaz restant ne pénètre dans la chambre de combustion. Ce procédé convient spécialement lors- que les pyrites ont un pourcentage élevé d'arsenic.
Pour rendre plus claire l'invention, le procédé va être exposé ci- 'dessous en se référant à des dispositifs qui peuvent être employés lorsqu'on applique le procédé. Il est alors fait référence aux dessins annexés.
Les fig. 1 et 2 représentent un dispositif destiné à l'applica- tion de la sublimation et du grillage périodiques dans le même lit ; la fig.1 en est une vue latérale schématique et la fig. 2 représente le même disposi- tif en plan.
Les fig. 3, 4 et 5 sont destinées à montrer la sublimation et le grillage- continus dans des lits séparés ; la fig. 3 est une vue latérale schématique du dispositif ; la fig. 4 représente le même dispositif en plan ; la fig. 5 est une section de la chambre de grillage de la fig. 3.
La fig. 1 représente une chambre de sublimation et de grillage 1 et une chambre de combustion 2. Le four 1 est pourvu d'un dispositif de char- gement 3 de la matière fraîche contenant FeS2. En 4, a d'abord lieu la subli- mation et, ensuite le grillage. Une partie de la matière grillée est éliminée par l'orifice de sortie 5. Le gaz oxydant est introduit par les tuyaux d'ap- port 6 qui sont tournés quelque peu vers le bas. Pour régler la température, le gaz oxydant peut être introduit par le tuyau d'apport 8. Les gaz de subli- mation et de grillage pénètrent dans la chambre de combustion 2 où ils sont brûlés par l'addition de l'air.
La fig. 2 représente trois fours 9, 10 et 11, avec une chambre de
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combustion commune 12, destinée aux gaz sortants. En faisant usage de deux .fours ou davantage, ou comme le montre la figure pour le présent cas, de trois fours, on obtient une sortie de gaz plus uniforme et une plus-forte concentration du SO2
Figo 3 et 4, la chambre de sublimation 13 et la chambre de gril- lage 14 sont séparées. La matière fraîche est introduite en 15 dans la chambre de sublimation et la matière déjà grillée est introduite en 16, en provenance de la chambre de grillage 14. La matière sublimée sort en 17 et est emportée, par un élévateur 18, dans la chambre de grillage 14.
La manu- tention peut être effectuée par l'élévateur mécanique habituel entouré d'un tuyau hermétique ou elle peut être effectuée pneumatiquement, par exemple, par l'apport de gaz sous pression en 19. La matière est grillée dans la cham- bre de grillage 14 et la matière est obligée à contourner une cloison 20 (que la figure 5 montre le mieux) en cheminant dans la chambre de grillage.
Les gaz sublimés quittent la chambre de sublimation 13 par la conduite 21 et passent vers une chambre de combustion 22. Dans le cas où l'on désire éli- miner séparément le soufre élémentaire et les composés sublimés de l'arse- nic éventuellement présents, les gaz de sublimation sont menés par la con- duite 23 à un condenseur 24 où les gaz se condensent totalement ou partielle- ment. Les gaz arsénicaux et sulfureux restants passent dans la chambre de combustion par la conduite 250
S'il s'avère nécessaire, une petite quantité de gaz oxydant peut être introduite par la conduite 26. Cela n'est toutefois pas normalement nécessaire, comme la description ci-dessus le montre à l'évidence.
L'inventionn'est pas limitée aux réalisations représentées, mais elle est susceptible de diverses modifications dans le domaine des revendi- cations.
REVENDICATIONS. lo- Procédé de grillage des pyrites, par exemple des concentrés ou des pyrites fines, caractérisé en ce que le soufre et, particulièrement, l'arsenic éventuellement présent sont amenés à se sublimer par le contact direct avec la matière chaude, déjà grillée, pendant une première phase du- rant laquelle il ne se produit sensiblement pas de grillage, après quoi le grillage a lieu pendant la phase suivante.