<Desc/Clms Page number 1>
La préparation de métaux résiduels à partir des résidus laissés dans les usines à plomb et à zinc entraîne la formation d'importantes quantités d'oxydes mixtes de zinc et de plomb d'origine industrielle. Pour autant que la teneur en plomb de l'oxyde de zinc est faible, l'on se résigne à la perte du plomb, alors que l'oxyde de zinc est traité dans l'usine à zinc. En revanche, l'on renonce en règle générale à récupérer le 'zinc pour autant que la teneur en zinc des poussières de fumées n'excède pas 25 %, contre 50 % et plus de plomb.
Mais dans la plupart des¯casa les oxydes
<Desc/Clms Page number 2>
mixtes de zinc et de plomb d'origine industrielle renferment, outre 8 jusqutà 30 % de Pb sous forme de PbSO4 et dans une mesure plus faible, sous forme de PbO, PbS et PBc12, 50 jusqu'à 60 % de 'Zn sous forme de ZnO, Abstraction faite de la circonstance que le traitement- d'oxyde de zinc renfermant du plomb sous forme de PbSO soule- ve des difficultés d'ordre technique dans l'application d'un procédé thermique dans une usine à zinc, des considérations d'ordre éco- nomique incitent à dissocier le plomb de l'oxyde de zinc et à eaumettre par la suite les deux métaux à des traitements appropriés.
La dissociation du zinc et du plomb peut être opérée en appliquant soit un procédé thermique, soit un procédé métallurgique par voie humide. L'électrolyse du zinc a lieu en appliquant de préférence des procédés métallurgiques par voie humide. En revanche, si la dissociation est opérée dans des'usines thermiques à plomb et à zinc, l'on donne la préférence, pour des raisons d'ordre économique, à des procédés thermiques;de dissociation. La séparation thermique à laquelle on expose des mélanges mixtes d'oxydes de zinc et de plomb est basée sur la volatilité différente des composés de zinc d'une'part, et des composés de plomb d'autre part.
Les oxydes mixtes sont échauffés, dans des fours à tuyau rotatif en règle générale, jusqu'à une température de 1100 à 1300 dégrés Centigrades. Le but recherché ce faisant consiste à provoquer la vaporisation des composés de plomb et à les amener, simultanément avec les gaz de combustion du four, à des installations réalisant la précipitation. De son coté, l'oxyde de zinc ainsi-.privé de sa teneur en plomb est évacué, à l'état de concentration,. du four.
Cest le chlorure de plomb qui est le plus volatile, mais'on n'aime pas avoir recours à ce produit lorsqu'il est fait usage de procédés par voie sèche. Pour cette raison, le chlorure de plomb n'est pratiquement guère utilisé dans les usines pour la dissociation par voie sèche des mélanges mixtes de zinc et. de plomb.
<Desc/Clms Page number 3>
Le sulfure de plomb est relativement vola- tile lui-aussi. Mais en règle générale, la teneur en PbS des oxydes mixtes de zinc et de plomb n'excède pas 1 à 2 %., Le sulfure de plomb peut être obtenu par réduction à partir du PbSO4,réduc- tion qui est opérée généralement en additionnant au produit origi- nal d'alimentation de faibles quantités de carbone et/ou en réglant l'atmosphère du four en fonction de l'intensité recherchée de la réduction. Mais en procédant de la sorte, l'effet de réduction recherché/exclusivemetn en ce qui concerne les composés de plomb s'exerce aussi et inévitablement sur l'oxyde de zinc, dont des quantités appréciables se volatilisent à leur tour.
L'on a certes déjà proposé d'additionner du ZnS au produit original d'alimenta- tion, de procéder à une décomposition au moyen de composés de plomb en vue d'obtenir ainsi du PbS volatile. Mais jusqu'à pré- sent, on ignore si le procédé en question a pu s'imposer dans l'application pratique.
Souvent, on fait aussi intervenir dans le four une atmosphère neutre ou exerçant un effet d'oxydation plus ou moins prononcé. Hais en l'occurrence, il faut s'attendre à une dissociation en PbO, SO4 et O2, au fur et à mesure que la tempéra- ture s'élève progressivement, du PbSO4 qui est contenu dans le pro- duit original d'alimentation. Dans ce cas, l'avant-coulant de plomb tout entier nécessite d'être traité comme du PbO. Nais com- me les pressions de vapeur de ce dernier produit sont bien plus basses que celles d'autres composés de plomb, PbS et PbC12 par exemple, la volatilisation requiert des températures relativement élevées, qui font intervenir déjà, en ce qui concerne l'oxyde de zinc, l'effet de sublimation émanant de ce produit.
Cela signifie que dans ce cas également, des quantités considérables de zinc se volatilisent conjointement avec le plomb.
Entre ces procédés divergents, il existe des variantes plus ou moins prononcées, qui consistent par exemple
<Desc/Clms Page number 4>
à additionner au produit original d'alimentation de faibles quan- tités de carbone et à faire intervenir dans lefour une atmosphère propice à une oxydation peu prononcée. Mais quoi qu'il en soit, il est impossible de remédier au fait que de grandes quantités de zinc sont volatilisées conjointement avec le plomb, alors que d'autre part, des quantités de plomb tellement importantes que leur récupération s'imposerait restent contenues dans l'oxyde de-zinc, dont la teneur en, plomb reste élevée.
Les meilleurs résultats mentionnés par les manuels spécialisés en la matière se résument :à ceci ; un oxyde mixte de zinc et de plomb d'une teneur de 51,
60 % en zinc et de 12, 47 % de plomb a donné des oxydes de zinc d'une teneur de 62, 26 % en zinc, et de 3,31 % en plomb, ainsi que des poussières de fumées de plomb d'une teneur de 17,03 % en zinc et de 44,89 % de plomb. Il s'ensuit que l'oxyde de zinc renfermait le zinc à raison de 91,7 %, et 'la poussière de fumée de plomb à raison de 79 %.
Dans ce cas précis, on a opéré dans des conditions relativement favorables. L'on sait qu'une dissociation du plomb est encore possible techniquement, bien que ce soit diffi- cile, pour autant que la teneur en plomb du produit original d'ali.. mentation n'exède pas 15 %, mais que cela devient pratiquement im- possible si la teneur en plomb est encore plus élevée. Le PbO lui-même est fusible et par surcroît, il forme avec des impuretés,
SiO2 en particulier, des combinaisons très fusibles. Dans le mé- lange, PbS et PbSO4 entrent déjà en fusion à une température de
1000 degrés Centigrades. Cela conduit à la formation de bulbes et, dans le four, à des dépôts si redoutés qui mettent prématurément un terme à la volatilisation du plomb.
En outre, la réaction PbS-PbSO4 entraine la formation de plomb métallique, lequel ne peut être vo- latilisé, en raison de sa faible pression de vapeur, aux températu- res qui interviennent en règle générale lors de la dissociation du plomb par la voie sèche. Mais d'un autre coté, l'on sait que des
<Desc/Clms Page number 5>
mélanges mixtes de zinc et de plomb se prêtent à une dissociation totale du plomb pour autant que leur teneur en plomb n'excède pas 8 %. Toutefois, l'on ignore jusqu'à quel point l'application du procédé en question s'accompagne d'une perte de zinc dans les pous- sières de fuméesdu plomb.
Le procédé suivant l'invention de décomposition d'oxydes mixtes de zinc et de plomb d'origine industrielle emprunte une voie. nouvelle, consistant à opérer la volatilisation du plomb en deux phases opératoires nettement distinctes au terme desquelles l'on obtient une décomposition pratiquement totale des oxydes mixtes en oxyde de zinc pratiquement exempt de plomb et en poussière de fumée de plomb pratiquement exempte de zinc.
Dans la première phase opératoire, l'oxyde mix.te est exposé suivant l'invention à des températures relativement basses à l'effet de réduction exercé par du gaz de gazogène saturé à raison d'environ 44 % de CO+ H2. Ce faisant, le PbSO4 se transforme en PbS. Le plomb métallique tant originaire du PbO que résultant de la réaction PbS- PbSO4 est immédiatement sulfuré par l'H2S contenu dans le gaz de gazogène. En règle générale, la teneur du gaz de gazogène en H2S est suffisamment élevée pour sul- furer le plomb métallique. Le cas échéant, la teneur du gaz de gazogène en H2S peut être relevée par l'emploi de carbone hautement sulfureux ou par l'addition au gazogène de plâtre, d'anhydrite, ou de pyrite .
Le plomb est déjà sulfuré complètement à une température de 870 degrés Centigrades, alors que le ZnO ne manifeste encore aucune réaction. Toutefois, à cette température, une partie considérable du plomb s'est vaporisée en sulfure évacué par le gaz de combustion du four. Ainsi,, un quart de la quantité originale du plomb est évaporée lorsqu'un oxyde mixte d'une teneur de 2O % en plomb est traité pendant une demi-heure,à une température de 870 degrés Centigrades.
<Desc/Clms Page number 6>
Dans la seconde phase opératoire, le mélange, constitué à présent par du ZnO et du PbS, est échauffé, à une atmosphère faiblement réductrice du four, d'une teneur de Or.5 à 1,0 % en CO par exemple, jusqu'à 1050 à 1100 degrés Centigrade s .
Dans le courant d'une heure, le PbS se dégage en totalité et il est évacué par le gaz de combustion du four, alors qu'à cette température, le ZnO, lui, ne manifeste encore qu'une faible tendance à se volatiliser.-
Quoi qu'il en soit, l'on obtient en application du procédé suivant l'invention un oxyde condensé de zinc dont la teneur en plomb est inférieure à 1 %, ainsi qu'une poussière de fumée de plomb qui se compose d'un mélange de PbS et de PbSO4 et dont la teneur en Zn est inférieure à 5%.
Le procédé suivant l'invention pour la décomposition d'oxydes mixtes de zinc et de plomb d'origine industrielle peut être appliqué avantageusement en faisant usage du four à tuyau rotatif représenté à titre d'exemple en coupe longitudinale et transversale dans le dessin.
A partir du coté de l'alimentation, le four 1 à tuyau rotatif est équipé sur environ un tiers de sa longueur de moufles 2 qui sont disposés en forme d'anneau périphérique et qui sont constitués extérieurement par de la terre réfractaire et intérieurement, c'est-à-diren direction du four, par du carborundum. L'alimentation des moufles 2 en oxyde mixte s'effectue à travers des orifices d'alimentation 3, l'échappement de l'oxyde mixte ayant lieu à travers des ouvertures 4 présentées par les extrémi- tés des moufles 2.
Ces moufles 2 sont échauffés de l'extérieur par une flamme exerçant un effet d'oxydation et provenant d'un brûleur à gaz 5 de gazogène, brûleur à gaz qui, lui, est disposé axialement du coté de l'alimentation du four 1 à tuyau rotatif, et qui fonctionne donc selon le principe du courant continu. Un courant partiel du gaz de gazogène est dirigé à travers les ouver-
<Desc/Clms Page number 7>
tures 6 dans les moufles 2 et est soumis à réaction avec l'oxyde mixte de zinc et de plomb.
Ensuite, 1' oxyde mixte, saturé à présent de vapeur PbS, parvient à travers les ouvertures d'éahappe- ment 4 des moufles 2 dans le four 1 à tuyau rotatif, où il s'associe avec 1* atmosphère -maintenue jusqu'à présent de manière à présenter un excédant d'air , du four en une nouvelle source de chaleur 7. A présent, la vaporisation du PbS s'effectue dans l'autre partie libre 8 du four 1 à tuyau rotatif à une atmosphère de four n'exerçant qu'un faible effet de réduction. A l'extré- mité 9 du four 1 à tuyau rotatif, le gaz de combustion qui renferme la poussière de plomb est aspiré vers le haut, tandis que l'oxyde condensê de zinc s'échappe vers le bas du four.