"Procédé de traitement de résidus contenant au moins 3%
de soufre sous forme de sulfates basiques de fer."
La présente invention a pour objet un procédé de
traitement de résidus comprenant des composés métalliques,
physiquement instables, notamment vis-à-vis des agents atmosphériques, procédé qui a pour résultat une restructuration
des matières des résidus, qui les consolide et les stabilise,
et rend possible leur stockage en tas sans autre protection
contre les intempéries.
Dans la technique connue de préparation de solutions de sulfate de zinc pures, élaborées notamment en vue de la production de zinc par.électrolyse,le.minerai de zinc, ( les minerais oxydés directement, les minerais.sulfurés après grillage).,est attaqué généralement dans des conditions oxydantes par de l'acide sulfurique en quantité dosée telle que, par un certain excès de minerai, le pH de' la solution résultante soit réglé à une valeur comprise entre 4,0 et 4,5, le fer étant oxydé à l'état ferrique.
Par décantation et/ou filtration, on sépare une solution de sulfate de zinc très pauvre en fer, et un résidu primaire de particules solides non dissoutes contenant notamment la quasi totalité du fer, de la silice, du plomb et de l'argent qui étaient contenus dans le minerai mis en oeuvre, ce résidu contenant éventuellement encore également une partie appréciable du zinc initialement contenu dans le minera i .
Dans certains procédés connus de traitement de minerais . de zinc relativement riches en fer, par exemple dans les procédés correspondant aux brevets autrichien 279.188 et U.S.A.
3.434.798, ce résidu primaire est attaqué à nouveau, à chaud, par un excès d'acide sulfurique. De la bouillie ainsi obtenue, on sépare, par' décantation et/ou filtration, un résidu secondaire riche en plomb et en argent. La solution restante contient, outre le sulfate de zinc correspondant à la plus grande partie du..zinc contenu dans le résidu primaire et dans l'acide sulfurique utilisé, principalement l'acide sulfurique en excès et, essentiellement sous forme ferrique, pratiquement tout le' fer qui était contenu dans le minerai mis en oeuvre. La solu- <EMI ID=1.1>
tée progressivement soit de minerai de zinc grillé soit d'oxydes ou hydroxydes de zinc, de façon à amener le pH du liquide à une valeur comprise entre' 1 et 3, ce qui entraîne la précipitation du fer en solution, sous forme de sulfates basiques,
<EMI ID=2.1>
Dans la pratique industrielle la plus récente, on pré-
<EMI ID=3.1>
<EMI ID=4.1>
en maintenant à une valeur optimale la concentration des ions Na+ ou NH4+ par l'addition de quantités dosées de réactifs appropriés.
Le précipité de sulfates basiques de fer ainsi obtenu, est, par décantation et/ou filtration, séparé de la solution restante, et, par lavage à l'eau, les matières solubles en sont enlevées, laissant un résidu tertiaire contenant la quasi totalité du fer et de l'arsenic des matières zincifères mises en oeuvre, de même que d'autres éléments, tels que du plomb et de la silice ainsi qu'une certaine quantité résiduelle de zinc.
Une analyse typique du gâteau déchargé à la filtration de ce dernier résidu ferrifère est, par exemple, la suivante :
Humidité comptée sur-.le gâteau humide : 45% en poids environ.
Eléments comptés sur résidu sec :
<EMI ID=5.1>
Un procédé similaire pratiqué actuellement précipite le fer de la même solution impure de sulfates de zinc et de fer principalement sous forme d'hydroxydes et/ou d'oxydes de fer hydratés, tels que goethite FeO.OH, en mélange avec des proportions variables de sulfates basiques, de jarosites ou autres composés du fer. Cette précipitation est obtenue par une réduction du fer à l'état ferreux, par exemple par addition de minerai sulfuré ou blende crue, suivie d'une neutralisation par addition d'oxyde de zinc, par exemple de blende grillée, combinée avec une oxydation par insufflation d'air ou d'oxygène gazeux.
Ce.précipité est, comme pour le précipité à base de jarosite ci-dessus décrit, également séparé par décantation et/ou filtration, puis substantiellement épuisé de ses matières solubles par lavage à l'eau, laissant un résidu tertiaire de propriétés fort semblables à celles du résidu tertiaire à base de jarosite ci-dessus, et répondant à titre d'exemple, à une analyse voisine de la suivante :
- Humidité sur gâteau humide : 40 à 45% en poids.
- Eléments sur résidu sec (% en poids).
<EMI ID=6.1>
Dans la pratique industrielle de tels résidus tertiaire sont remis en suspension dans de l'eau et la suspension est évacuée dans un bassin: de décantation où, après dépôt des solides, -l'eau qui surnage est reprise pour être réutilisée pour.la remise en suspension susdite. L'eau impliquée dans ces opérations est donc recyclée constamment et sert essentiellement au transport hydraulique du résidu tertiaire ferrifère jusqu'au bassin de décantation et de stockage.
Ce résidu séparé de son eau de dilution est particulièrrement difficile à manipuler et à stocker. A 45% d'humidité, qui est l'humidité normale moyenne du gâteau de filtration, il a une consistance semi-fluide comme une argile gorgée d'eau et il est très difficile, voire impossible, de le manipuler avec
<EMI ID=7.1>
Si l'humidité augmente, le résidu devient rapidement
de plus en plus liquide et, enclos entre des digues, il forme des couches de décantation stratifiées plus ou moins horizontales.
Si par séchage, l'humidité de ces couches se réduit nettement en dessous de 45%, elles se crevassent comme une argile qui se déssèche, mais le solide ainsi"asséché" n'a aucune consistance et, sous l'action de toute contrainte mécanique, compression, abrasion ou érosion, il se désagrège immédiatement en une poussière impalpable qui se laisse emporter par le moindre vent. Tout tas d'un tel résidu asséché serait très rapidement dispersé par l'action du vent et par celle de la pluie, qui étendrait la matière humidifiée sous une forme coulante.:
<EMI ID=8.1>
en couches à-faible tassement, que donnent-ces résidus, qui restent perméables, provoquant des'infiltrations de liquides chargés d'éléments solubles, qui, sur un sol non imperméabilisé, polluent'la nappe aquifère.
L'utilisation des bassins de décantation ne résout donc pas entièrement les problèmes de mise en stock de ces résidus ferrifères et les grandes surfaces de bassins imperméabilisés qui sont nécessaires à cet effet constituent généralement une solution peu économique.
Il est possible de trouver une utilisation de ces résidus après les avoir transformés, par voie hydrothermale
ou par séchage-calcination, en oxydes de fer plus ou moins purs. Il s'agit là de traitements très onéreux qui,dans la généralité des cas, ne résolvent pas le problème, car, d'une part, les marchés pour de tels oxydes de fer ne sont pas suffisamment larges pour absorber les grandes quantités de résidus produits et, d'autre part. les oxydes de fer ainsi obtenus constituent également une matière tout aussi difficile à stocker ou entreposer.
Le brevet belge n[deg.] 779.613 et l'article "TREATMENT OF IRON RESIDUE IN THE ELECTROLYTIC ZINC PROCESS", pages 18 à 27 du "TMS paper n[deg.] A73-11", de "THE METALLÙRGICAL SOCIETY OF AIME"(New York N 4 10017, East 47th Street) exposent le problème de ces résidus ferrifères plus en détail.
Le brevet belge 779.613 concerne un procédé thermique particulier pour traiter lesdits résidus qui présente également les inconvénients énumérés ci-dessus.
L'article susdit mentionne plus particulièrement des traitements thermiques et hydrothermiques en attirant l'attention sur les différentes conditions pour que ces procédés soient économiquement et industriellement applicables.
Une première condition serait de trouver une solution pour le stockage desdits résidus de sulfate basiques de fer. A cet égard, il a été fait mention d'un lavage poussé des résidus avant leur stockage qui, toutefois, selon cet article, ne semble pas techniquement réalisable.
Une autre solution envisagée dans cet article est de former avec ces résidus une bouillie à un pH supérieur ou
<EMI ID=9.1>
métaux solubles par une addition d'un excès de chaux. Le pH de la bouillie ainsi obtenue et' exposée aux facteurs atmosphériques diminue par suite de la présence du CO� dans l'air
et dans l'eau de pluie, ce qui remet à nouveau partiellement en solution les métaux initialement précipités.
<EMI ID=10.1>
ticle propose de créer une végétation au-dessus des dépôts
de jarosite, ce qui demanderait des précautions très particulières vis-à-vis des produits toxiques contenus, sur lesquelles cet article attire l'attention.
Dans l'industrie du titane, l'oxyde de titane utilisé comme pigment de base pour la fabrication des peintures est produit au départ.de minerais, souvent très chargés en fer
(ilménites), que l'on solubilise dans de l'acide sulfurique.
Le fer est dissous avec le titane et constitue de loin la plus grande impureté de la solution.On l'élimine par une cristallisation p.e.sous forme de sulfate ferreux mono-ou heptahydraté, suivie par une séparation, décantation, filtration ou centrifugation,qui laissent comme résidu solide de très grandes quantités (plusieurs centaines de milliers de tonnes par an pour une r seule installation de production) de ces sulfates éminement solubles dans l'eau, très chargé d'eau de cristallisation
et de solution d'imprégnation, ces sulfates, jusqu'à présent, étant restés sansemploi économiquement possible.
Etant donné la forte solubilité de ce produit, il ne peut être stocké tel quel à l'air libre, par suite de la pollution rapide des terrains environnants. La décharge en haute mer, solutior jusqu'ici adoptée, risqué d'être elle même bientôt prohibée.
En conclusion, le stockage de ces résidus comporte des problèmes de place occupée et de pollution éolienne ou hydrique qui n'ont pas encore reçu,à l'heure actuelle, de solution réellement valable.
La présente invention propose précisément à ce problème, une solution simple et économique.
A cet égard, suivant l'invention, on mélange ces résidus, initialement incohérents, contenant au moins 55% de solide, avec une matière stabilisante contenant du CaO actif,en quantité suffisante pour former un produit solide mécaniquement stable et pratiquement insensible à l'action solubilisante de l'eau permettant, sans risque de pollution, son stockage en
tas exposés aux intempéries.
Avantageusement, on produit, par agglomération de
ces résidus au moyen de la matière stabilisante, des grains
et mottes constitués par une masse enrobée d'une enveloppe protectrice durcie à base de produits de réaction, sensiblement insolubles dans l'eau, du CaO actif avec au moins un
des constituants de ces résidus.
-'invention concerne également le produit obtenu par la mise en oeuvre de ce procédé ainsi,que son utilisation comme matériau de remblai.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après, à titre d'exemple non limitatif, de.plusieurs formes de réalisation particulières de l'objet de l'invention.
La figure 1 annexée représente un diagramme schématique d'une forme de réalisation particulière du procédé suivant l'invention. La figure 2 est une représentation schématique et en coupe d'une motte ou grain obtenu par la mise en oeuvre de ce procédé.
L'invention concerne un procédé permettant de transformer,en des produits pouvant être mis en stock,par des moyens mécaniques classiques, en des tas stables ne présentant pas de risque de désagrégation ni de pollution éolienne ou hydrique,(1) soit des résidus incohérents contenant au moins 3% de soufre
en poids sous forme de sulfates, en particulier sous forme
de jarosites, de sulfates de fer divers éventuellement en mélange avec des oxydes ou hydroxydes de fer, notamment sous forme de goethite,(2)soit des résidus à base d'oxyde ou hydroxydes de fer, tels que la goethite, de teneur en soufre sulfate inférieur à 3% en poids,(3)soit encore des sulfates ferreux plus ou moins gorgés de leur solution d'imprégnation.
Il s'agit en particulier,soit des résidus tertiaires ferrifères,tels que sortant de la séparation par filtration décrite ci-dessus(voir pages 3 et 4)ou bien du dépôt de solide provenant de la décantation de ces mêmes résidus après leur transport hydrau-lique, soit des sulfates ferreux séparés au cours de la purification de solutions sulfuriques de titane.
Suivant l'invention, on produit à partir de ces résidus, qui, dans leur état initial sont entièrement incohérents, des grains et mottes de formes variées généralement arrondies et de diamètre variant de 1 à 20 cm, par mélange avec une matière stabilisante contenant du CaO actif, exécuté de manière à restructurer ces résidus en grains ou mottes enrobés par une enveloppe protectrice durcie à base d'au moins un des produits de réaction, sensiblement insolubles dans l'eau, du CaO actif avec au moins un des constituants de ces résidus, et consolidés intérieurement par un squelette également à base d'au moins
un de ces produits de réaction.
On produit également par une ou plusieurs réactions physico-chimiques, une agglomération de ces résidus initialement pulvérulent ou incohérent en mottes et grains constitués chacun par une masse enrobée dans une enveloppe protectrice durcie et consolidée intérieurement par un squelette, enveloppe et squelette étant des zones de matières où les réactions physico-chimiques ont été intenses, tandis qu'elles ont été faibles ou nulles dans la masse peu ou pas durcie, ces réactions étant, à titre d'exemple, les réactions des radicaux sulfates
<EMI ID=11.1>
ces réactions donnant lieu à une précipitation d'un réseau solide de gypse et/ou de composés ferrocalciques, que nous dénommerons conventionnellement "ferrochaux".
Avantageusement, ces grains sont obtenus par un traitement agglomérant qui consiste à mélanger les résidus avec une quantité d'une matière stabilisante contenant du CaO actif, plus particulièrement de la chaux vive ou éteinte, du lait 'le chaux ou des matières contenant de la chaux, jusqu'à obtenir les grains et mottes définis ci-dessus.
Il y a lieu de noter à cet égard que la chaux vive est nettement plus efficace.que la chaux éteinte et que le chiffre précis du dosage est fonction de la teneur en soufre sulfate et/ou oxyde de fer du résidu et de sa teneur en humidité.
L'avantage de la chaux vive résulte du fait qu'elle favorise la réaction chimique de stabilisation, par un dégagement de chaleur nettement plus important que dans le cas de la chaux éteinte.
Avantageusement,.dans le cas de résidus ferrifères de jarosite, goethite et autres résidus de précipitations des solutions de sulfate de zinc, on utilise une quantité de matière neutralisante mettant en oeuvre, en CaO actif de
8 à 16%, et de préférence de 8 à 12%, du poids de la matière sèche du résidu traité.
Il est important,en effet,de noter que,quivant l'invention,on vise surtout à produire une réaction de stabilisation d'une partie seulement des résidus avec du CaO actif donnant le gypse ou desdits ferrochaux au dépens des sulfates et des oxydes de fer.
Il y a lieu d'entendre par"CaO actif" dans la matière susdite, la partie du CaO participant auxdites réactions;
dans le cas de la chaux commerciale par exemple, la teneur en CaO actif correspond à la teneur en CaO totale
<EMI ID=12.1>
et de sulfate.
Dans les conditions d'application de l'invention aux résidus de l'industrie du zinc considérés ci-dessus, une partie seulement des sulfates et des oxydes de fer est transformée en gypse et/ou ferrochaux.
Pour le cas des jarosites et autres résidus de teneur en
<EMI ID=13.1>
tité de CaO actif utilisée est généralement comprise entre
40% et 90% de la quantité nécessaire pour transformer tout le soufre sulfate en gypse.
Pour le cas des goethites et résidus analogues rela-
<EMI ID=14.1>
CaO actif équivaut généralement à 100% de celle qui est néces-
<EMI ID=15.1>
le nécessaire'.pour réagir avec tout l'oxyde de fer contenus.
Il est évidemment loisible d'utiliser des quantités de CaO supérieures à celles qui sont indiquées ci-dessus :
le résultat de stabilisation et de consolidation des mottes et grains n'en est que renforcé, au prix toutefois d'un
<EMI ID=16.1>
Au cours des travaux qui ont conduit à la conception. de la présente invention, il a été recherché à mettre en oeuvre la cristallisation de gypse provenant de la réaction de la chaux avec des radicaux SO des matières, traitées,
et la quantité de chaux a, par conséquent, été utilisée en proportion de la teneur en S sulfate.
Le taux par rapport à la matière sèche traitée diminuait avec cette teneur, mais la proportion ajoutée par rapport
à la quantité nécessaire pour la réaction complète du S sulfate augmentait d'autant plus que la teneur en S sulfate diminuait. Ceci répondait à l'optique visant à former une quantité de squelette et de carapace d'une solidité mécanique suffisante.
Pour les résidus ferrifères pauvres en soufre, environ 3% ou moins la quantité de gypse ainsi productible devenait insuffisante pour assurer cette solidité. Il a toutefois été constaté alors, avec grande surprise, en augmentant la quantité de CaO nettement au delà de celle correspondant à la réaction avec tout
le soufre sulfate , que l'effet de consolidation et de durcissement se renforçait, et il a été découvert qu'à ce stade, en plus
du gypse, un ou des composés de chaux et de fer se formaient et se précipitaient semblablement au gypse, dans les zones de réaction marquées par le meilleur mélange et le meilleur contact entre les réactifs, pour former l'enveloppe et le squelette durcis.
Lors du mélange avec la matière contenant du CaO
actif, le milieu réactionnel étant relativement pauvre en eau,
le CaO, étant intentionnellement inégalement distribué, ne réagit que partiellement et d'une façon non homogène par stries et zones dans la matière et les réactions de sulfatation du calcium et de calcification du fer se produisent en ordre principal à la surface des grains et mottes en élaboration, où la concentration en chaux est précisément plus élevée.
Les produits de réaction forment aussi des enveloppes etdes squelettes de gypse et/ou de ferrochaux qui renferment des masses de produit ayant imparfaitement réagi et de CaO actif non consommé, les- réactions se poursuivant alors lentement à l'intérieur.
1/ Dans les conditions d'application de l'invention,
dès que les réactions physiochimiques se sont suffisamment développées,-le pH du milieu dépasse 8, valeur au-dessus de laquelle les composés de zinc, de cadmium, de fer et d'autres métaux alors contenus dans les grains et mottes sont relativement peu solubles dans l'eau, les solubilités étant suffisamment basses pour freiner efficacement toute diffusion importante de ces éléments à l'intérieur de la matière agglomérée des mottes et grains vers leur surface, le squelette et l'enveloppe formés opposant par ailleurs une barrière efficace à une telle migration.
Il résulte donc de ce qui précède, que l'augmentation générale du pH provenant du mélange avec la chaux est suffisante pour rendre pratiquement insolubles dans l'eau les divers constituants des résidus emprisonnés à l'intérieur des grains et mottes.
Le mélange des résidus et de la matière stabilisante contenant la chaux active et leur agglomération en grains ou mottes, comme définis ci-dessus, peuvent être obtenus par divers appareils tels que, notamment : malaxeur$,granulateurs, extrudeurs, broyeurs à cylindre etc. suivis éventuellement de tables ou tambours de granulation.
Le produit qui résulte de ce traitement se présente sous forme de grains ou mottes enrobés par des enveloppes, carapaces ou couches superficielles durcies de gypse et/ou de ferrochaux et consolidés dans leur masse par des squelettes à base
des mêmes matières.
Dans un mode de réalisation de l'invention, plus élaboré et plus coûteux, mais donnant des résultats supérieurs,
on soumet lesdits grains et mottes enrobés et consolidés in- <EMI ID=17.1>
ces grains et mottes sont rendus plus compacts par une expulsion d'humidité vers leur surface. Ce traitement complémentaire constitue un traitement particulier de compression qui sera appelé ci-après d'une façon plus précise traitement de compaction. Le ressuage d'humidité provoque un renforcement et un durcissement plus prononcé de l'enveloppe.
Cet effet est encore renforcé si l'on ajoute, au cours de ce traitement de compaction, une quantité supplémentaire
de matière contenant du CaO actif sous forme de poudre.
Ce traitement de compaction a avantageusement lieu dans un granulateur dans lequel les grains et mottes roulent sur eux-mêmes pendant que sont ajoutées des matières contenant du CaO actif ou aussi avantageusement d'autres matières permettant d'imperméabiliser davantage les surfaces des grains et mottes, comme par exemple : des bentonites, des argiles, des silices, des solutions de silicates, des huiles etc..
En ce qui concerne la teneur en humidité des résidus
à mélanger à la matière neutralisante,qui est un facteur important, il a été constaté que des résultats favorables sont obtenus avec des teneurs en humidité de 5 à 45% et de préférence 15 à 40%, c'est-à-dire des résidus contenant de
55 à 95% de solide et de préférence de 60 à 85% de solide'.
Comme déjà signalé ci-dessus, la teneur initiale en humidité du résidu à traiter, obtenue après une filtration normale, est le plus souvent de l'ordre de 45%.
Un tel résidu est avantageusement soumis à un prétraitement pour réduire l'humidité en dessous de 40%.
<EMI ID=18.1>
A cet effet, suivant l'invention, on met ce résidu en suspension dans. de l'eau, on filtre cette suspension et on réduit l'humidité du gâteau ainsi obtenu jusqu'à une valeur
<EMI ID=19.1>
nage normal", des moyens mécaniques tels qu'une pression exercée sur le gâteau, ou pneumatique tels que soufflage
ou aspiration d'air à travers le gâteau.
Ensuite ce gateau est mélangé de la façon décrite cidessus à la matière neutralisante contenant le CaO actif.
Quoique divers filtres aptes à produire un gateau "très sec" puissent convenir à ce prétraitement, le filtre-presse y est particulièrement approprié. On filtre dans ce dernier la suspension susdite jusqu'à ce que le filtre soit bourré au maximum par le gâteau produit puis on souffle de l'air comprimé au travers de ce gâteau.
Suivant l'invention, on peut utiliser tous types de filtre à performances semblables, notamment certains types de filtres sous pression ou sous vide et, entre autres, ceux oui sont équipés de systèmes de compression mécanique des gâteaux.
Le liquide filtré est recyclé vers un bassin de décantation ou vers une opération de mise en suspension du résidu tertiaire.
Si le résidu tertiaire ferrifère tel que sortant de sa
<EMI ID=20.1>
prétraitement de remise en suspension et de seconde filtration est évidemment inutile.
<EMI ID=21.1>
éventuellement après prétraitement, sont mélangés à la matière
<EMI ID=22.1>
tion de 60 à 160 kg et de préférence 80 à 120 kg de CaO actif pour 1000 kg de matière sèche dans les résidus.
En ce qui concerne particulièrement les résidus ferrifèrés essentiellement constitués de sulfate ferreux, heptahydraté par exemple, comme celui qui est précipité et séparé dans l'industrie du titane comme signalé ci-dessus; ces résidus se prêtent éminemment bien au traitement stabilisant et agglomérant selon l'invention. Le fort dégagement de chaleur des réactions favorise la formation de grains et mottes spécialement durs et résistants et on peut généralement se limiter à 20 à 50% de la
<EMI ID=23.1>
réaction de base :
<EMI ID=24.1>
Etant donné les propriété connues des divers oxydes de fer, le FeO formé, exposé à l'air, s'oxyde-très rapidement, tout spécialement à la surface des grains et mottes obtenus, y produisant en plus une couche brune noirâtre de sulfate basique de fer imperméable qui renforce la barrière de gypse de la carapace.
Avantageusement, en vue de maximaliser l'effet du CaO employé, et donc en réduire la quantité autant que possible, on procède, au cours du traitement à un saupoudrage en surface des grains et mottes formés ou en formation par la matière stabilisante, de façon à renforcer les effets dans les pellicules superficielles par un excès relatif de CaO actif.
Etant donné leur caractère nettement cristallin, les sulfates ferreux résiduaires de l'industrie du titane peuvent être traités directement à la sortie des essoreuses avec leur humidité habituelle de 5 à 8%. On peut aussi traiter avec succès de tels résidus très humides, jusqu'à 45% d'humidité.
.Dans le cas où on utilise, comme matière stabilisante, du lait de chaux, on doit, bien entendu, veiller à ce que le résidu à traiter soit relativement sec afin que la teneur totale en humidité ne soit pas trop importante'et permette d'obtenir la formation d'un produit mécaniquement stable, d'une part, et pratiquement insensible à l'action solubilisante de l'eau, d'autre part, pour permettre, sans risque de pollution de l'environnement, son stockage en tas exposés aux intempéries.
Il y a lieu de noter à cet égard que, dans certains cas, la quantité de matière stabilisante. nécessaire peut dépasser celle qui est suffisante pour obtenir la simple stabilisation mécanique. Ceci dépend surtout, comme il résulte de ce qui précède, de la répartition de la chaux par rapport au résidu.
Les exemples ci-après, donnent en outre des détails
de plusieurs formes de réalisation particulières du procédé suivant l'invention en se référant à la figure 1.
Exemple '1.
De la jarosite mixte d'ammonium et d'hydronium ayant
une humidité de 45% reprise à la sortie d'un filtre
<EMI ID=25.1>
tale, a été remise en suspension,dans une cuve 2 munie d'un agitateur non représenté, avec du liquide recyclé de façon à former une suspension à 10% de solide, qui a été pompée vers des filtres-presses 3, le liquide filtré ayant été retourné à la cuve 2, comme indiqué par la référence 4.
L'alimentation des filtres-presses 3 a été arrêtée au moment où la pression dans ceux-ci dépassait 5 kg/cm2, indice du remplissage complet du filtre par les gâteaux formés. A ce moment, de l'air comprimé à 6 kg/cm2, a été soufflé, selon
la flèche 5, à travers les gâteaux, dans le même sens que la filtration, jusqu'à ce que la décharge du filtrat ne montre plus d'écoulement important.
Les gâteaux ont ensuite été évacuas du filtre 3 et
<EMI ID=26.1>
té était d'environ 38% du poids total, tandis que la teneur en soufre, sous forme de sulfate,était d'environ 12% sur la matière sèche.
Ces gâteaux se désagrégeaient en de nombreux morceaux m
à leur chute dans ladite trémie. De cette dernière, les-morceaux ont été acheminés par un transporteur à vis 7 vers un
<EMI ID=27.1>
double, deux arbres parallèles à palettes inclinées tournant en sens inverse et en s'interpénétrant, les parties constitutives de ce malaxeur n'ayant pas été représentées. En même temps, selon la flèche 9, on a ajouté de la chaux vive contenant 92% de CaO actif, à raison de 80 kg par 1000 kg de résidus
à 38% d'humidité.
Dans ce malaxeur, le gâteau a été divisé et mélangé
à ladite chaux et la température s'est élevée de 30[deg.]C,
par suite de la neutralisation partielle des sulfates basi-
<EMI ID=28.1>
La durée du malaxage a été de l'ordre de 1 minute.
La matière sortant du malaxeur se présentait sous forme de grains et mottes généralement arrondis et de diamètre <EMI ID=29.1>
variant de 1 à 20 cm. Elle a alors été stockée en un tas 10 formant un talus d'une inclinaison de l'ordre de 45[deg.].
Exemple 2.
De la jarosite mixte d'ammonium et d'hydronium a été prétraitée de façon identique à celle de l'exemple 1 par remise en suspension et filtration sur filtre-presse. Le gâteau ainsi obtenu avait 36% d'humidité et une teneur en soufre sous forme de sulfate de 12%, comptée sur matière sèche.
Dans le malaxeur 8, on a ajouté de la chaux hydratée commerciale contenant 68% de CaO actif, à raison de 80 kg de chaux par 1000 kgs de gâteau à 36% d'humidités La durée du mélange a été de 80 secondes et de l'entrée à la sortie du ma-
<EMI ID=30.1>
La matière sortant du malaxeur.écait sous forme de grains et mottes de même dimensions que dans l'exemple précédent, mais nettement moins durs et moins résistants à l'écrasement.
Après un entreposage de une à deux heures, il a ce-
<EMI ID=31.1>
une pelle mécanique, de les charger sur camion et de les mettre en tas.
Exemple 3.
La même jarosite, prétraitée comme dans les deux exemples précédents, a été mélangée dans le malaxeur 8 avec
de la chaux vive commerciale contenant 92% de CaO actif, à raison de 100 kgs de chaux par 1000 kgs de gâteau. Celuici était à 36% d'humidité et contenait 12% de soufre sous for-. me de sulfates (compté sur matière sèche).
<EMI ID=32.1>
-La durée du mélange a été de une-minute et la température de la matière s'est élevée de 40[deg.]C.
La matière est sortie du malaxeur sous forme de grains et mottes de 1 à 5 cm de diamètre, nettement plus petits,: plus durs et plus résistants à l'écrasement. Elle dégageait des vapeurs d'eau et d'ammoniac. Elle a pu être mise en tas immédiatement.
Exemple 4.
.Une jarosite mixte d'ammonium et d'hydronium, identique à celle de l'exemple 1, a été prétraitée puis mélangée dans le malaxeur 8, comme dans l'exemple 2, avec une quantité réduite <EMI ID=33.1>
CaO actif par 1000 kgs de matière sèche dans le gateau).
La matière sortant du malaxeur 8 a été introduite dans un tambour granulateur non représenté où on a ajouté encore
20 kgs de chaux hydratée à 68% de CaO actif, pulvérisée et sèche.
La matière est sortie de ce tambour granulateur sous forme de grains très secs et bien durs de 1 à 10 cm de diamètre, de formes nettement plus rondes.
Les grains ont pu être transportés et mis en tas immédiatement.
Exemple 5.
De la jarosite mixte de sodium et d'hydronium conte-
<EMI ID=34.1>
traitée comme dans l'exemple 1 par .remise en suspension et filtration sur filtre-presse. Le gâteau déchargé de celui-ci avait 32% d'humidité et sa teneur en soufre sulfate était de 6%, comptés sur base de la matière sèche.
La matière déchargée du filtre-presse a été mélangée
<EMI ID=35.1>
actif par 1000 kgs de' matière sèche traitée. La durée du mélange était de deux minutes, pendant laquelle la température de la matière s'est élevée de 30[deg.]C.
Le produit sortant du malaxeur était sous forme de grains et mottes de 1 à 6 cm de diamètre, bien secs et bien durs et ont pu être mis immédiatement en tas.
Exemple 6.
Du sulfate ferreux heptahydrate provenant de l'industrie du titane et sortant de l'essoreuse contient environ 8%
<EMI ID=36.1>
la chaux vive.fine à raison de 14 parties en poids de CaO par
100 parties de sulfate. Le produit chauffe et granule rapidement en formant des granules de 1 à 20 mm qui brunissent à l'air. Les granules sont ensuite saupoudrés avec 0,2 parties de CaO dans un tambour granulateur. Il se forme à l'extérieur des grains une couche brunâtre d'hydroxyde ferrique. A la sortie du tambour, les grains sont secs et ne collent pas entre eux. Ils sont immédiatement repris par camion et mis
en tas.
Exemple 7.
De la goethite résiduaire de l'industrie de zinc électrolytique et contenant environ 40% de fer total et 3,0% de soufre sulfate sur sec et sortant d'un filtre presse sous forme de gâteau'à 40% d'humidité a été traité dans le malaxeur continu de l'exemple 1 avec de la chaux vive fine dans la proportion de 3,5 parties de chaux sur 100 parties de goethite humide soit légèrement plus que la.quantité stoéchiométrique pour transformer le sulfate cunL�nu en gypse. Au mélange, le produit s'échauffe peu et la granulation se fait très impar-
<EMI ID=37.1> collantes dans le tambour où on ajoute une partie de chaux vive fine pour enrobage. Les mottes enrobées restent plastiques et ne durcissent que très progressivement et il faut attendre des heures avant de.pouvoir les'manipuler sans les détruire. De telles conditions opératoires ne peuvent être, d'une façon pratique, appliquéew industriellement étant donné la longueur du temps nécessaire pour obtenir des résultats valables.
Dans un essai parallèle,.la quantité de CaO vive ajoutée au malaxeur a été augmentée de 3,5 à 8 parties. Cette fois-ci le produit �'échauffe et granule rapidement. L'addition de chaux d'enrobage n'est pas nécessaire et le produit obtenu est de suite transportable. Les grains obtenus mesurent de 5 à 50 mm et résistent très bien à l'écrasement. Le dosage de chaux étant excédentaire, l'insolubilisation des matières solubles eau est totale, même à l'intérieur des grains.
Cette matière mise en tas et soumise aux intempéries ne provoque pas de poussière ni de pollution par les éléments solubilisés.
La figure 2 montre, d'une façon schématique, une section de grain ou motte résultant de la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. La référence 11 montre le squelette intérieur, la référence 13 la masse du résidu et du CaO non consommé et la référence 12, l'enveloppe durcie, celles-ci tout autant que le squelette étant constitués essentiellement
de gypse et/ou de ferrochaux.
Le produit suivant l'invention se présente sous forme de grains et mottes d'apparence sèche, contrastant avec la forme pâteuse des résidus tertiaires non traités, et peut être transporté et manipulé sans inconvénients particuliers par des appareils classiques de manutention. Ce produit peut ainsi être ,entreposé sur un terrain de stockage en tas de grande hauteur analogues aux terrils provenant des exploitations minières ou métallurgiques et sur lesquels les engins courants de transport et de manutention à roues ou à chenilles peuvent se déplacer notamment sur des rampes d'accès aménagées dans la matière stockée même.
La possibilité de constituer de grands tas permet
de n'occuper à cet effet que des surfaces de terrain très réduites par rapport 'aux surfaces requises pour les grands bassins de décantation utilisés jusqu'à présent au stockage
de tels résidus de l'industrie hydrométallurgique du zinc par exemple.
De plus, ces grains et mottes forment un matériau de remblai valable, ce qui peut constituer un débouché important dans de nombreux cas.
Les résidus traités suivant l'invention se comportent d'une façon remarquable sous l'action des facteurs atmosphériques, en particulier sous l'action de la pluie. En effet, les mottes et grains de la couche extérieure du tas qui sont atteints par l'eau se mouillent de cette dernière sans perdre toutefois leur forme ni leur résistance. La plus grande partie de l'eau de pluie s'écoule entre les mottes et grains, principalement sur les flancs du tas sans y pénétrer en profondeur.
Dans ces conditions, la masse du tas ne retient que relativement peu d'eau, laquelle s'évapore très rapidement après la pluie, dès que l'atmosphère le permet, cette évaporation étant favorisée par la grande surface développée des grains
et mottes.
Le lavage par le passage de l'eau de pluie n'agit que sur la surface en quelque sorte imperméabilisée des grains et mottes, tandis que la masse interne.de ces derniers n'est pas affectée..De ce fait, les pertes du tas de résidus en matières solubilisées par les eaux de pluie susceptibles d'être entrainées dans la nappe aquifère sont extrêmement réduites, voire insignifiantes. il en résulte qu'il n'y a pas de risque
de pollution de cette nappe. A cet égard, il y a encore lieu
<EMI ID=38.1>
favorablement la stabilisation des enveloppes des grains et mottes-en les renforçant davantage par une carbonatation du CaO actif excédentaire à cet endroit.
Le procédé selon l'invention transforme donc des résidus ferrifères pratiquement non stockables, non cohérents, pulvérulents, pâteux ou boueux, sources de polution éolienne ou hydrique, en grains et mottes durs, stables, non collants, d'une résistance mécanique et de propriétés physiques convenables pour une mise en tas stables de grande hauteur, au moyen d'engins de manutention classiques, et pouvant être exposés aux intempéries sans risque de pollution ou d'étalement, par exemple par glissement, écoulement ou fluage.
Bien que le procédé suivant l'invention ait été mis au point, au départ, pour des résidus ferrifères tels que produits par précipitation de fer des solutions mixtes de sulfate de fer et de zinc dans l'hydrométallurgie du zinc et qu'il ait été appliqué ensuite avec succès aux résidus de sulfates ferreux, il est bien évident qu'il s'applique à d'autres résidus ferrifères, et d'autres résidus métalliques contenant, en général des sulfates de fer, des oxydes ou <EMI ID=39.1> hydroxyde de fer divers, ou des composés d'autres métaux ayant des propriétés semblables en ce qui concerne les réactions avec la chaux, tous ces résidus.étant en provenance de toute industrie, du zinc ou autre.
Il paraît d'autre part évident que la chaux, comme élément stabilisant, peut être remplacée par des oxydes de
<EMI ID=40.1>
Quant au MgO, qui accompagne généralement le CaO actif dans de nombreuses matières stabilisantes, il ne produit pas de sulfate-insoluble mais, par contre, il participe à l'action neutralisante de la chaux en précipitant par exemple les hydroxydes de fer, qui contribuent à l'imperméabilisation de l'enveloppe protectrice, notamment dans le cas de la jarosite et de la goethite,fixant ainsi des métaux polluant, sous forme de composés insolubles, par un accroissement du pH du milieu.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé pour stabiliser et consolider, en vue d'un stockage en tas exposés aux intempéries, des résidus
à base de composés métalliques,notamment résidus contenant des jarosites, des goethites, des oxydes de fer, des hydroxydes de fer, des sulfates de fer, caractérisé en ce qu'on mélange ces résidus, à une teneur en solide d'au moins
55% en poids, initialement incohérents, avec une matière stabilisante,contenant du CaO actif,en quantité suffisante pour former un produit solide mécaniquement stable et pratiquement insensible à l'action solubilisante de l'eau permettant, sans risques de pollution, son stockage en tas exposés aux intempéries.