BE540065A - - Google Patents

Description

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   "Procédé continu de réduction indirecte par le carbone des minerais de zinc oxydés et appareil pour sa mise en oeuvre" 
Il est connu que lorsque lion effectue la réduction des mine  rais oxydés de zinc en insufflant un gaz comburant au travers d'un mélange de ce minerai et de carbone, on obtient des vapeurs de zinc diluéos par de l'oxyde de carbone et de l'anhydride   carboni-   que, ainsi que par l'azote insufflé avec le gaz comburant. Cette dilution et la présence   d'anhydride   carbonique rendent la conden- sation des vapeurs de zinc en zinc liquide particulièrement diffi- cilo. 



   En vue de remédier à ces inconvénients, il a déjà été proposé dtopéror ladite réduction par une matière ou un mélange de   matiè-   res autres que le carbone, donnant avec l'oxygène des composés non volatils à la température des réactions do réduction et n'accompa- 

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 gnant donc pas la vapeur de zinc produite. Des résultats très in- téressants sont notamment obtenus en utilisant du fer ou du sili- cium ou un alliage ou un mélange de ces deux éléments en toutes proportions 
L'invention est basée sur le fait que ces éléments peuvent être régénérés à partir de la scorie   forméo   par le mélange fondu de leurs oxydes et des résidus de la réduction du minerai, par un traitement approprié. 



   L'invention consiste en un procédé continu de réduction in- directe,par le carbone, des minerais de zinc oxydés en opérant dans un premier-appareil la. réduction de l'oxyde de zinc par une matière autre que le carbone, dans un bain fondu de scorie, et en opérant la régénération de ladite matière par le carbone dans un second appareil, dans un bain fondu de scorie. Cette régénération se fait au départ des scories résultant de l'opération de réduc- tion du minerai oxydé de zinc dans le'premier appareil.   Ltinven-   tion a pour but essentiel de combiner d'une façon simple et   effi-   cace les deux opérations. 



   A cet effet, l'invention prévoit que les opérations de   réduc-   tion et de régénération sont effectuées dans deux compartiments distincts, contenant chacun un bain fondu de scorie ot reliés en- tre eux.par une ou plusieurs communications situées à la partie supérieure des bains de scories, et par une ou plusieurs communi-      cations situées à la partie inférieure de ces bains. De cette fa- çon, la scorie contenant les produits   d'"oxydation   des matières utilisées pour la réduction du zinc s'écoule par la ou lesdites communications supérieures vers le compartiment de régénération, tandis que la scorie contenant le réducteur régénéré, qui est plus dense, s'écoule par la ou lesdites communications inférieures vers le compartiment de réduction.

   Ces écoulements résultent dos différences de densité entre les scories des deux bains. 

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   Le minerai oxydé de zinc est introduit dans le compartiment de réduction et le carbone dans le compartiment de régénération. 



  Des substances telles quo des fondants ou d'autres matières qui seraient utiles ou nécessaires pour améliorer la qualité de la scorie ou favoriser les réactions peuvent être introduites dans l'un et/ou l'autre compartiment. 



   Les produits gazeux engendrés sont évacués séparément des compartimonts respectifs. 



   Uno évacuation continue ou périodique d'une partie do la scorie dans l'un et/ou l'autre des deux compartiments est   nécos-   saire pour compenser l'apport de matières résiduelles provenant de la gangue du minorai et dos cendres du charbon, et des addi- tions définies ci-dessus.   Ces 1 scories   entraînent des métaux, y compris cuivre et plomb, qui n'auraient"pas été éliminés par dos trous do coulée prévus à cet effet dans les deux compartiments, ainsi que des mattos sulfurées provenant   du.minerai   de zinc uti- lisé et formées dans l'un et/pu l'autre'compartiment. 



   Le procédé selon l'invention permet d'obtenir dans le com- partimont de réduction, de la vapeur de zinc à concentration   re-   lativement forte dans un milieu gazeux   essentiellement   non oxy- dant, de sorte que la   condensation   du métal sous forma liquide peut s'effectuer avec un bonrendement, notamment dans un con- danseur par surface   d'un   type habituel. 



   Dans la compartiment do régénération, on obtient des gaz combustibles dont la composition dépend dos conditions do tra- vail ot qui peuvent être utilisées dans les buts les plus   di-   vers. 



   Ces gaz obtenus solon l'invention constituent un produit intéressante car leur composition peut être modifiée dans une largo mesure, on modifiant los conditions de travail ; en parti-   culier   ils pouvant contenir dos quantités très fortes d'hydro- gène ot d'oxyde de carbone. 

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   Dtautres particularités et avantages de   l'invention,   ressor- tiront do la description d'un oxomple d'exécution, qui sera don- née ci-après avec référence au dessin schématique annexé qui   mon-   tre une vue; en coupa d'un appareil. convenant à la mise en oeuvre du procédé salon   l'invention.   Dans   catte   description,   il. ne   sera question que de l'emploi de forrosilicium comme réducteur inter- médiaire,   le   mot réducteur intremédiaire signifiant, pour la sim- plicité des   textes   qui suivent, la   matière   autre que le carbone capable de réduire l'oxyda de zinc et de sa combiner, par oxyda- tion, aux gaz comburants on dégageant do la chaleur,,'et de pou- voir ensuite être régénérée par le carbone.

     Par     ferrosilicium,,   il faut entendre non seulement tous mélanges ou alliages   en. tou-   tes proportions de for et de silicium, mais aussi le fer ou la silicium ou tous autres réducteurs analogues. 



   Dans ce dessin, 1 désigne   l'ensemble   du four comprenant un compartiment de réduction 2 et un compartiment de régénération   3,   qui communiquent entre eux par un ou   plusieurs   conduits inférieurs 5 et par un ou plusieurs conduits supérieurs 4. Ces deux compar-   timonts   contiennent dos bains de scorie fondue tenant en suspens sion le réducteur intermédiaire, des métaux et dos mattes, les niveaux approximatifs de cas bains étant indiqués par 6 et 7 res- pectiveoment. Dans la voûte des compartiments 2   et 3   dêbouchent des conduits 8 et 9 pour l'évacuation des produits gazoux. 



   Dans l'appareil   illustrée   la minorai oxydé de zinc peut être introduit dans la scorie par tous   moyens-   et notamment par pulvé- risation par des tuyères 10, tandis quo le charbon peut être in- troduit dans le bain do scorie 3 par tous moyens et notamment par pulvérisation parlas tuyères 11.Des substances telles que dos fondants ou d'autres matières qui seraient utiles ou   nécessaires   pour améliorer la qualité do la scorio ou favoriser les réactions pouvont être introduites dans l'un et/ou l'autre compartiment par tous moyens et notamment par pulvérisation par l'une et/ou l'autre 

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 des tuyères 10 et 11.

   Le ferrosilicium liquido se trouvant en suspension dans le bain do scorie 2 brûle on partie pour fournir au bain les calories nécessaires à la réaction   endothermique   do réduction de   l'oxyde   de zinc par le ferrosilicium. Dans le com- partiment 3, la régénération du réducteur'peut   égalmont   se réa- lisor selon le principe du procédé autogénérateur de calories: une partie de carbone assure la régénération dos oxydes de fer et do silicium contenus dans la scorie, tandis que la restant du charbon brûle en dégageant les calories nécessaires à la   réduc-   tion. Dans ce compartiment 3, la partie de la scorie contenant le ferrosilicium à l'état de métal fondu est plus   denso   et tond à s'accumuler dans le fond.

   Elle passera donc par le conduit 5 dans le compartiment do réduction 2, conformément au principe dos vases communicants, tandis qu'après   oxydation   du fer et du silicium par réduction   dominerai   de zinc, la scorie appauvrie on métal, et donc plus légère, passera par le conduit 4 dans le compartiment 3. Le ferrosilicium est donc alternativement oxydé dans la bain 2 pour former de la scorie et régénéré dans la -bain 3 pour former du   métal fondu,   et sa circulation qui se fait do fa- çon continue dans l'appareil, sous cos formes alternatives, est assurée automatiquement.

   La gangue du minerai, los condros du charbon ot los substances toiles quo les fondants ou d'autres matières qui   seraient   utiles ou nécessaires pour améliorer la qualité do la scorie ou favoriser les réactions, introduisent dans l'appareil dos éléments qui donnent lieu à la formation do nouvelles   scorios;   il conviont d'éliminer continuellement ou pé- riodiquement do la scorie. En réglant convenablement l'élimina- tion d'une partie dos scories dans l'un ou l'autre ou les doux compartiments par dos trous do coulée tels que 12 et 13 prévus à cet effet à des niveaux convenables, on parvient à maintenir pratiquement constantes la qualité et la composition do chaque type do scorie. 

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   Dos pots do décantation 14 et 15 roçoivent les scories sor- tant du four et permettent de séparer par densité los mattes (sulfures métalliques) et les métaux pouvant être   entraînés   par les scories. 



   Des trous de coulée tels que 16 et 17 placés à la partie inférieure des compartiments, permettent do soutirer du four les métaux qui peuvent se décanter dans le   foui   des   compartiments.   



   Le gaz chargé de vapeur de zinc produit dans le compartiment 2 est évacué par le conduit 8 vers le condenseur. 



   La teneur en zinc do ce gaz est d'autant plus élevée que la quantité de calories dégagées dans et apportées au comparti- mont de réduction, par unité de volume d'azote insufflé, est im- portante. 



   Ceci indique que les facteurs influençant cette teneur sont, en ordre principal: la richesse on oxygène du gaz comburant, la température du gaz comburant, la teneur on silicium du   mélange   de for et de silicium provenant du compartiment de régénération, et on ordre secondaire les chaleurs sensibles des produits en. trant dans ce compartiment.

   Dans le cas le plus défavorable, c'est-à-dire avec soufflage on 10 d'air froid non enrichi en oxygène et réduction par du fo r exempt de silicium, la teneur en vapeur de zinc du gaz atteint environ quinze pour-cent en   volu-   me; par l'action dos susdits facteurs favorables, elle peut aisé. mont   être   portée à environ cinquante pour-cent, ce qui supprime toute difficulté de condensation, et même à une valeur beaucoup supérieure si on le désire, par exemple nonante pour-cent. 



   Dans le compartiment do régénération, si l'on insuffle en 11 de l'air non enrichi en oxygène, il convient de le préchauf- fer par exemple à 600-800  0 environ. La teneur en silicium de l'alliage produit dans co compartiment varie essentiellement en fonction directe de la température do préchauffage du gaz   combuw   rant et de sa richesse en oxygène, et elle est   particulièrement!'   

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 sensible au rapport carbone/oxygène qu'il convient d'adapter avec   précision   aux conditions do fonctionnement   de   l'appareil pour maintenir dans le bain fondu une température convenable.

     L'enri-   chissement en oxygène du gaz comburant insufflé en 11 permet d'augmenter considérablement la teneur en silicium du métal fon- du, ce qui se traduit par une augmentation appréciable, ainsi qu'il a déjà été signalée de la concentration en vapeur de zinc du gaz produit dans le compartiment de réduction.' 
Le gaz produit dans le compartiment   3'est   essentiellement composé d'oxyde do carbone et d'azote si   l'on   emploie   de   l'air      comme comburant, sa richesse on oxyde de carbone devenant plu,s grande   si/l'on   utilise de l'air enrichi en oxygène. On peut éga-   .lement   insuffler de la vapeur d'eau avec le comburant donnant ainsi lieu à l'obtention d'un gaz du type gaz à l'eau.

   En intro-   @   duisant dans ce compartiment, de régénération de la; vapeur d'eau   .et   de   l'oxygène,   il est'possible d'obtenir, non seulement un fer-   rosilicium   très riche en silicium qui entraînera uneaugmentation   @ de la concentration en zinc du gaz obtenu dans le 1 compartiment    do réduction, mais aussi un gaz de haute   qualité/délivré   en 9, qui   conviet   à diverses utilisations industrielles, notamment à des procédés de synthèse. La combustion en tout ou en partie des gaz quittant le compartiment de régénération permet de fournir.      les calories nécessaires au réchauffage des ,gaz comburants in- troduits dans les deux compartiments du four.

   Le gaz évacué en 9 contient encore un peu de vapeur de zinc provenant de l'oxyde de zinc resté en solution dans'la scorie et qui se réduit dans la compartiment 3 ; cotte vapeur peut être condensée sous forme do poussières métalliques ou être recueillie comme oxyde de zinc après la combustion du gaz. 



   Le procédé selon l'invention peut permettre, particulièrement si le charbon est insufflé dans la tuyère, l'emploi de charbon poussiéreux de moindre valeur marchanda qui est transformé on gaz 

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 riche porté à haute température et donc susceptible de valorisa- tion. 



   Il va de soi que   l'invention   n'est pas limitée à l'exemple décrit et illustré auquel diverses modifications peuvent être apportées sans se départir de l'esprit de l'invention. 



   EXEMPLE 
On utilise par exemple? des matières premières ayant les com- positions approximatives suivantes: 1) un minerai de zinc oxydé de composition : 
 EMI8.1 
 
<tb> Zn <SEP> 59 <SEP> %
<tb> 
<tb> 
<tb> Fe <SEP> 7%
<tb> 
<tb> 
<tb> CaO <SEP> 0,5
<tb> 
 2) du coke à 16 % de cendres comprenant: 
 EMI8.2 
 
<tb> S102 <SEP> 60 <SEP> % <SEP> 
<tb> 
<tb> FeO <SEP> 4 <SEP> %
<tb> 
<tb> CaO <SEP> 8 <SEP> % <SEP> 
<tb> 
<tb> A1203 <SEP> 28 <SEP> % <SEP> 
<tb> 
 
Ces produits, de même que les gaz soufflés, sont introduits froids dans l'appareil, Une production journalière de 100 t. de zinc peut être assurée dans les conditions suivantes:

   - Dans le compartiment de réduction, on introduit 7,1   t/h de   mi- nerai de zinc, 500 m3/h d'air et 500 m3/h   d'oxygène.   Il en sort 
1.800 m3/h de gaz à 78 % de vapeur de zinc et 22   % d'azote,   en volume. 



  - Dans le compartiment de régénération, on introduit   10,4   t/h de   ooke,   5.700 m3/h d'air et 5.700 m3/h d'oxygène. Il en sort 
21.000 m3/h de gaz à 78 % d'oxyde de carbone et 22 % d'azote, en volume. 



   On soutire en outre 2,6 t/h de scorie fondue de composition approximative: 
 EMI8.3 
 
<tb> Feo <SEP> 28 <SEP> % <SEP> 
<tb> 
<tb> S102 <SEP> 47,5 <SEP> 
<tb> 
<tb> CaO <SEP> 6,5 <SEP> % <SEP> 
<tb> 
<tb> A12 <SEP> 03 <SEP> la <SEP> % <SEP> 
<tb> 

Claims (1)

1. RESUME L'invention concerne un procédé continu de réduction indi- recte par le carbone de minerais de zinc oxydés, en opérant la réduction de l'oxyde de zinc par une matière autre que lo carbo- ne, capable de le réduire et de se combiner simultanément de fa- çon exothermique avec des gaz comburants, et en opérant la régéné- ration de ladite matière par le carbone, la matière étant véhicu- lée dans un bain de scorie, et étant appelée réducteur intermé- diaire, ce procédé comportant essentiellement les particularités ci-après prises séparément ou suivant toute combinaison:

   1 ) La réduction du minerai et le dégagement des quantités de chaleur nécessaires à cette réduction sont opérés au moyen d'un réducteur intermédiaire dans un premier compartiment et la régénération du réducteur intermédiaire 'est opérée, au moyen du carbone, dans un deuxième compartiment;

   ces doux compartiments contionnont chacun un bain fondu do scorie et de métaux on sus- pension ot .sont reliés entre eux par'une 'ou plusieurs communica- tions situées à la partie supérieure des bains do scorios ot une ou plusieurs communications à la partie inférieure de ces' bains, do telle façon quo la scorio contenant les produits d'oxydation du réducteur intermédiaire, les résidus de la réduction du mine- rai ot éventuellement les substances ajoutées telles que fondants ou autres matières qui seraient utiles ou nécessaires pour amé- lioror los qualités de la scorie ou favoriser los réactions, s'écoule par la ou les communications supérieures vers la compar- timont de régénération, tandis que la scorio contenant le réduc- tour intermédiaire régénéré,qui est plus dense,

   s'écoule par la ou lesditcs communications inférieures vers le compartiment de réduction.

   2 ) Le réducteur intermédiaire utilisé pour la réduction de l'oxyde do zinc et la production do calorios nécessaires à cotte <Desc/Clms Page number 10> réduction est un mélange ou alliage de foret de silicium pouvant contenir ces doux ¯éléments en toutes proportions, ou du fer ou du silicium.

   3 ) Le minerai est introduit dans le compartiment de réduc- tion par tout moyen approprié et notamment par pulvérisation dans des tuyères, et simultanément du gaz comburant est introduit dans ce bain pour assurer la combustion d'une partie du réducteur intermédiaire pour produire les calories nécessaires à la réac- tion de réduction.

   4 ) Le carbone, sous forme de charbon, est introduit dans le bain de scorie du compartiment de régénération par tout 'moyen approprié et notamment par pulvérisation dans des tuyères, et si- multanémont du gaz comburant est introduit dans ce bain pour as- surer la combustion d'une partie du charbon pour fournir les ca, lorios nécessaires à la réduction du réducteur intermédiaire par la carbone.

   5 ) Les substances telles que les fondants ou d'autres ma- tières qui seraient utiles ou nécessaires pour améliorer la qua- lité de la scorie ou favoriser les réactions, sont introduites dans l'un et/ou l'autre compartiment par tous moyens appropriés, notamment par pulvérisation dans des tuyères, 6 ) Le gaz comburant insufflé dans le compartiment de réduc- tion est constitué par de l'air éventuellement préchauffé, enri- chi ou non en oxygène, ou même de l'oxygène pur.

   7 ) Le gaz comburant insufflé dans 'le compartiment de régé- nération est constitué, par de l'air préchauffé ou non, enrichi ou non en oxygène, ou même de l'oxygène pur, do la vapeur d'eau pouvant être éventuellement mélangée à ce gaz comburant.

   8 ) Les calories nécessaires au préchauffago des gaz combu.. rents peuvent être fournies par la combustion du gaz sortant du compartiment de régénération. <Desc/Clms Page number 11>

   9 ) Les gaz non oxydants à concentration relativement forte en vapeur de zincobtenus dans le compartiment de réduction, et les gaz combustibles obtenus dans le compartiment de régénération sont évacués séparément des compartiments respectifs.

   10 ) De la scorie est évacuée continuellement ou périodique- ment d'au moins un des deux compartiments do façon à éliminer des bains de scorie les éléments apportés par la gangue du mine- rai, les cendros du charbon, etles substances telles quo des fon- dants ou d'autres matières qui seraient utiles ou nécessaires pour améliorer la qualité de la scorie ou favoriser les réactions.

   11 ) Les métaux et les-mattes (sulfures métalliques) entra!.. nés par les scories et évacués ainsi qu'il est dit on 10 , sont décantés dans des poches.

   12 ) Les métaux qui peuvent se rassembler à la partie infé- rieuro des compartiments sont évacués par des ouvertures prévues à la partie inférieure de ces compartiments.

   L'invention concerne également un appareil pour la mise en oeuvre du procédé défini ci-dessus et comportant essentiellement les particularités ci-après prises séparément ou suivant' tout combinaison : a) Un compartiment de réduction contenant un bain fondu de scorie, un compartiment de'régénération contenant un bain fondu do scorie, une ou plusieurs communications entre ces deux compar- timents situées dans la partie supérieure des bains, une ou plu- sieurs communications entre ces deux compartiments situées dans la partie inférieurs des bains, dos moyens pour introduire le mi- nerai dans le premier compartiment et notamment par pulvérisation dans des tuyères, des moyens pour introduire du carbone dans le second compartiment et notamment par pulvérisation dans des tuyè- res,

   éventuellement des moyens pour introduire dans l'un et/ou l'autre compartiment, et notamment par pulvérisation dans des tuyères, des substances telles que des fondants ou d'autres ma <Desc/Clms Page number 12> tières qui seraient utiles ou nécessaires pour améliorer la qua. lité de la scorie ou favoriser les :

   réactions, et des moyens pour évacuer séparément les produits gazeux engendrés dans chacun, de ces compartiments. b) Des tuyères débouchant dans le bain de scorie du compar- timent de réduction pour y insuffler du gaz comburant. c) Dos tuyères débouchant dans le bain do scorie du compar- timent de régénération pour y insuffler du gaz comburant. d) Des moyens d'évacuation agencés à la partie supérieure des bains de scorie pour évacuer continuellement ou périodique- ment une partie de la scorie de l'un et/ou l'autre do ces bains. e) Des trous'de coulée pour évacuer les métaux décantés dans le fora des compartiments.