BE566975A - - Google Patents

Description

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   Le traitement   sidérurgique   des résidus de pyrite est rendu difficile par la présence d'arsenic, de plomb, de cuivre et de zinc. On ne connaît pas de procédé qui permette le traite- ment complet et direct, par grillage,'des pyrites qui contiennent ces corps. 



   La condition de traitement total exige: a) l'obtention   d'anhydride   sulfureux avec un bon rendement en soufre; b) l'obtention de résidus utiles pour un traitement sidé- rurgique;   ,c) la   mise à profit de la chaleur du grillage; d,) la récupération facilitée du cuivre et du zinc qui, 

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 n'étant pas en teneur appréciable empêche la. condition sub.b),   s@   lixiviation à fond restant onéreuse. 



   Les fours classiques à otages et les fours rotatifsne   donnât   pas satisfaction. Il on résulte que les fours qui em- ploient les   Matières   plus ou loins   désintégrer   sous la forme dite "turbulente" ou "fluidifiée" rencontrent un grand succès pour le grillage des pyrites.  Néanmoins,   lorsque les pyrites contiennent de l'arsenic, elles ne permettent pas le condition sub. b) parce que ce corps est entièrement retenu par le résidu. C'est pour- quoi on a breveté des procédés très variés pour enlever l'arsenic avant ou après le grillage "fluidifié". 



   . Si, en plus de l'arsenic, et comme il est fréquent dans beaucoup de minerais,se trouve aussi du plomb, le problème tech- nique   présente,   par l'usage des résidus est plus difficile, car il est nécessaire de se servir de procédés spéciaux pour enlever d'abord, l'arsenic et, ensuite, le pbmb. 



   Les Demandeurs ont recherché, en détail, le mécanisme de la fixation de l'arsenic dans les couches turbulentes et, par le résultat 'de ces recherches, ils savent que, même si le dégagement de l'arsenic a lieu, des granules   récemment   formés, comme As2S2 ou   AS203,   volatiles, ces composés finissent par se fixer aux granules de la même couche qui étaient déjà sens   arsenjc   et oxydés (Fe203) parce qu'ils ont,dans la couche, un temps de séjour plus long et qu'on insuffle de l'air ou de l'oxygène, continûment, pour le grillage. La combinaison d'arsenic fixe est l'arséniate de fer. Le même processus se produit avec le plomb. On peut éliminer celui-ci à l'état de sulfure, mais aussi il peut être retenu sous la forme fixe d'oxyde ou de sulfate, se- lon les conditions.

   La fixation suppose donc, essentiellement, une oxydation (As205 ou PbO). Toutefois, l'agent oxydant n'est pas seulement   l'oxygène,   il est   russi   l'oxyde de for. 



   On peut surmonter, partiollement, ces difficultés seule- ment avec les deux types de solutions proposées pour éliminer préalablement l'arsenic: 

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   a )   Avec des couches   superposées,   dans lesquelles la pyrite circule de haut en bas, pendant que le comburant et les gaz de grillage se déplacent de bas en haut en passant succes-   sivement   à travers toutes les couches de pyrites ou ses produits de   transformation.   b) Avec des couches adjacentes,   généralement     deux.. Ces.   couches ont, chacune, une alimentation d'air indépendante,   l'une   de l'autre et des sorties de gaz aussi indépendantes.

   L'air en   défaut   dans la première couche permet l'élimination de l'arsenic et, le solide partiellement éliminé, 1'arsenic, dans cette couche est grillé complètement (avec un excès d'air) dans la seconde couche. 



   Les procédés sub. a) ont physiquement l'inconvénient que la perte de charge des gaz est grande. En outre, si le contenu initial en arsenic est élevé, ces procédés exigent de travailler au premier stage, l'élimination de l'arsenic à des tem- pératures supérieures à 700 C avec un dégagement élevé du soufre labile. Ce dégagement a toutes les caractéristiques   d'un   équi- libre de changement d'état, raison par laquelle, la température reste a le même valeur et l'élimination totale de l'arsenic est trop lente. En outre subsistent encore les difficultés que l'on a de brûler le soufre dégagé   d'une   manière indépendante du gril- lage proprement dit.. 



   Les procédés sub. b) tentent de brûler seulement le soufre labile   pyriteux   dans la première couche. Dans ces conditions' on ne peut,non plus éliminer l'arsenic d'une façon rapide et com- piète parce que ce grillage préalable, avec défaut d'air, ne per- met pas d'obtenir les températures déterminées par les travaux de recherches des Demandeurs. On arrive, avec difficulté, aux 700 C et le procédé présente les inconvénients d'ordre chimico- thermique du type a).

   Il arrive, aussi, que si l'on veut brûler une quantité de ,soufre plus grande que celle qu'on a   prévue;   en 

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 forçant la. température, il apparaît impossible que la couche Pour- suive l'élimination d'arsenic celui-ci se firant aussi à l'état d'arseniate, sous ces conditions, selon un   Mécanisme   ana- logue à celui des couches turbulentes uniques:

   (1) As203 + 3Fe304   @   2AsO4Fe + 7Fe0 (¯F8oo = -40   Kcal)   (2) As2O3   +   0,9Fe3O4 + 0,7SO2   @   2As04 Fe   +     0,7FeS   (¯F8oo= -80 Kcal) 
Les demandeurs ont expérimente que, lorsque le sulfure ferreux obtenu par la perte totcle ou partielle du soufre labile de la pyrite   (par   distillation ou par combustion en défaut d'oxy- gène), est chauffé à des températures supérieures à 700 C et dans une atmosphère non oxydante formée d'anhydride sulfureux ou d'an- hydride sulfureux et d'azote, on réussit l'élimination rapide et complète de l'arsenic qui n'a pas été éliminé en   mène   temps que le soufre labile et la disparition du plomb avec l'arsenic. 



  D'après cette expérience, le,processus d'élimination apparaît de premier ordre, en sorte que la rapidité d'épuisement de l'ar- senic (et du plomb), avec le traitement selon la présente inven- tion dépend des conditions de travail pour enlever le soufre la- bile de la pyrite. Il en résulte qu'on peut arriver , dans tous les cas, avec ce traitement conforme à la présente invention, à éliminer jusqu'aux dernières traces desdits éléments dans leré- sidu, pourvu qu'on dispose des temps de séjour suffisants. 



   Les Demandeurs ont aussi découvert que l'addition de cer- tains solides accélère   considérablement   l'élimination, en sorte qu'on peut assurer des temps de séjour plus courts. Les sels ou oxydes de manganèse, tant8t purs, tantôt mélangés avec des sels de magnésium, font office, d'après ces   expériences,corme   de catalyseurs. 



   Ci-après sont donnés doux exemples qui ne limitent toute- fois en rien l'invention: Exemple 1. (fig. 1) Dans un four (représonté dans la-figure 1) qui a trois couches fluidifiées: deux supérieures   ( I   ot   II)   

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 et la troisième inférieure (III), on charge la pyrite arsenicale par A,moyennent un moyen quelconque connu pour cet emploi. La grandeur du grain de pyrite est réglée selon les dimensions de, la couche qui dépendent du traitement qu'on veut obtenir;, tout cela d'après les calculs des spécialistes. On infecte   l'air   par la partie inférieure de la couche I (B). Une combustion du soufre s'initie si la couche est chauffée auparavant et que la température est maintenue, dans la couche, à 600 C environ.. 



  La quantité d'air injecté, par rapport 'ci celle de la pyrite-, est tout au plus celle qui est nécessaire pour la combustion stequio- métrique de 50% du soufre qui a le minerai   comme   sulfure. 



   Les gaz chauds issus de I arrivent à une canalisation convenable qui conduit lesdits gaz dans un dispositif de récupé- ration de chaleur, dépoussiérage, etc. comme il est généralement procédéavant l'utilisation des gaz sulfureux pour fabriquer l'a- cide sulfurique, bisulfite, etc., 
Les matières solides déjà préchauffées sortent de I et ar- rivent   à   la couche voisine (II) dans laquelle elles sont en contact fluidifié avec les gaz très chauds qui proviennent de la couche 
III (inférieure);

   par ce processus, le contact gaz-solide a lieu facilement à des températures de l'ordre de 800 C d'ou résulte que se produit une élimination substantielle d'arsenic et de plomb et,   en même   temps, les gaz qui proviennent de la couche III, résultat de la combustion d'une grande proportion du   soufre-sul-   fure contenu dens le minerai. L'ensemble des gaz arrive aussi à , la canalisation C pour être épuré et pour récupérer la chaleur (comme, par exemple, la va peur   d'eau, etc.).   Par D on introduit, si l'on veut épuiser à l'extrême le continu d'arsenic, des cata- lyseurs de la réaction d'élimination d'arsenic, par exemple, le sulfate   de.manganèse   ou des   Mélanges   de celui-ci avec du sul- fate   megnésique.   



   Les produits solides plus ou moins désulfurés et essen- 

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 tiellement   dépourvus     d'arsenic   et de plomb qui- proviennent de II passent, continûment, par le tuyau E à la couche III, dans la- quelle ils sont   brûlés   en contact fluidifié avec l'air qui arri- ve par F avec une proportion   convenable   pour maintenir la fluidi- fication et tarir plus ou moins, le soufre-sulfure selon l'ap- plication postérieure (par   sinterization,   regrillage clorurant et d'autres techniques connues) des résidus qui sortent par G et la conposition des gaz qui doivent agir dans la couche II. 



   Dans la figure, P représente les deux passages qui distri-   -buent   les gaz.. 



  Exemple 2 (figure   2).   C'est aussi l'une des diverses   manières'   possibles du procédé. Les mêmes références désignent les   nièces   organes, comme dans la figure 1. 



   Le produit solide pénètre par A et passe, successivement, dans les couches I, II, III et IV. La composition des couches I, II et III est analogue et les processus qui se développent dans lesdites couches sont les mènes que dans l'exemple précédent. 



   La différence entre les deux exemples est que, dans le second, on a introduit une couche de plus -IV- dans laquelle pas- sent les gaz (qui entrent par B) avent le contact avec la couche J 
On produit ainsi un triple effet: a) les gaz sont préchauffés et cela améliore le résultat de la couche 1; b) les solides résiduels de la couche III épuisent les dernières parties de soufre en   réagissant   avec l'air frais (intro- duit/par   B)   d ans IV; c) on obtient une   solubilitation   du cuivre et du zinc que le   minerai   pyritique peut contenir, par le fait qu'on intro- duit par H des matières solubilisantes du cuivre et du zinc ou parce   qu'urne   partie des gaz sulfureux produits sont réintroduit:

   dans le circuit pour retourner à cette couche en même temps que l'air qu'on introduit par 8. Ainsi, lorsque le   @inerai   pyritique sort par G, il est dans des conditionsoptimas pour réoupérer le cuivre et le zinc, pi,r   lixiviction   simple, sans nécessiter 

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 d'autres traitements. 



   Dans les casou la   régulation   des gazet son contenu en oxygène mène à l'apparition du soufre   élémentaire   dans les gazproduits dans le réciplent, on peut additionner une quantité d'air "extra" si on préfère l'obtention d'anhydride sulfureux, comme gaz   final,   et qu'on ne désire pas récupérer le soufre élé- Dentaire. 



   Pour une plus grande clarté des dessins, les circuits des produits solides, des catalyseurs, etc., sont représentés par des flèches en traits continus et celui des gaz, par des flèches en traits   interrompus.   



   Il est bien entendu que les dispositions ci-dessus décri- tes peuvent subir des modifications de détail sans, pour cela, sortir du cadre de l'invention.

Claims (1)

1. RESUME.

   Cette invention concerne un procédé pour le traitement total des minerais pyriteux arsenicaux contenant du plomb, carac- térisé, notamment, par les principaux points suivants considérés isolément ou en combinaison: 1.- L'@limination de l'arsenic et du plomb résiduels dans les minerais pyriteux est réussie après une désulfuration partielle, lorsque lesdits minerais sont mis, après un préchauf- fage, en contact fluidifié avec un courant chaud de gaz non oxy- dants, à des températures supérieures à 700 C et inférieures a 1100 C. ' 2.- Les produits solides'desquels ont a éliminé l'arsenic et le plomb sont ensuite grillés, dans une couche fluidifiée, en un ou deux stades succesifs.

   3.- Les gaz non oxydants nécessaires peuvent être ceux qui résultent de la combustion du résidu solide, une fois éliminé l'arsenic et. le plomb.

   4.- Le: chauffée et la désulfuration préalable peuvent <Desc/Clms Page number 8> être obtenus, au mène temps, par la combustion, d'une partie du soufre labile, moyennant l'arrivé de gaz comburant venant de l'extérieur.

   5.- Le chauffage et la. désulfuration préalable du minerai sont obtenus par une combustion partielle des gaz comburants préchauffes, en contact fluidifié avec les derniers résidu du grillage du minerai.

   6.- On ajoute à la couche principale des catalyseurs pour éliminer le plomb et l'arsenic. Les catalyseurs employa-s sont des composes de manganèse ou un mélange de ceux-ci, à une teneur quelconque, avec des composés de magnésium.

   7..- Les gaz de grillage ou des substances qui solubilisent le cuivre ou le zinc, sont réintroduits dans la dernière couche.