CH265893A - Procédé de préparation de nodules poreux à partir d'oxydes métalliques pulvérisés. - Google Patents

Description

  Procédé de préparation de nodules poreux à partir d'oxydes métalliques pulvérisés.    La présente invention se rapporte à la pré  paration, à partir d'oxydes métalliques pul  vérisés réductibles par l'hydrogène, de nodules  poreux destinés à être réduits sans fusion  pour donner le métal correspondant.  



  L'invention est particulièrement avanta  geuse pour le traitement des oxydes du groupe  du fer, par exemple l'hématite, la magnétite,  la limonite, le sulfate ferreux calciné et les  écailles de rouille.  



       Plusieurs    procédés ont. été     proposés    anté  rieurement pour la réduction directe de  l'oxyde de fer en une poudre métallique, au  moyen de l'hydrogène comme agent réducteur  et dans un four, particulièrement en utilisant  un oxyde finement, pulvérisé provenant d'une  opération     d'enrichissement    antérieure. Parmi  ces procédés, la     fluidification    de l'oxyde avec  l'hydrogène à des températures de 500 à  600      C    paraît le plus pratique.

   Il est générale  ment nécessaire cependant de mélanger avec  l'oxyde des matières inertes pulvérisées telles  que la chaux ou la soude pour éviter que les  particules ne se collent ensemble, la     tendanec     à coller augmentant avec la finesse des parti  cules d'oxyde. La présence de ces matières  rend impur le métal résultant. En outre, le  métal réduit à des températures aussi basses       est    pyrophorique et doit être comprimé immé  diatement, quand il est encore chaud, pour  éviter une oxydation subséquente. La longue  période nécessaire pour la réduction de       l'oxyde    de fer à basse température, par l'hy  drogène, est en général désavantageuse, tout  particulièrement dans le cas de la magnétite.

      L'emploi de températures dépassant 750  C  dans le but d'obtenir un métal non     pyropho-          rique    introduit     d'autres    difficultés, car la.  tendance des particules d'oxyde à se coller  pendant la réduction augmente.  



  Il existe peu de dépôts connus de fer d'une  pureté suffisante pour la production de fer  spongieux ou de poudre de fer pour la métal  lurgie des poudres, exceptés certains minerais  de magnétite qui peuvent être enrichis magné  tiquement au degré de pureté nécessaire avant       d'être    réduits. Tous les minerais comme les  hématites, les limonites et les carbonates doi  vent être convertis d'abord en minerais de       magnétite    et enrichis ensuite, par exemple,  par séparation magnétique humide, de sorte  que dans chaque cas, l'oxyde de fer à réduire  consiste pratiquement en magnétite.

   Afin  d'obtenir une concentration magnétique adé  quate, il faut effectuer une mouture très fine,  mais cela augmente la tendance des particules  à se coller pendant la réduction, à moins que  l'on n'ajoute les matières inertes mention  nées plus haut.  



  Aucun procédé industriel pour la produc  tion de poudres métalliques à partir     d'oydes     métalliques n'a été proposé jusqu'ici, mais il  a été suggéré de mélanger l'oxyde finement  divisé avec de l'eau et de former des nodules  avec ce mélange, puis de sécher les nodules  à basse température, en les gardant immobiles,  et enfin, de les chauffer à haute température  pour les transformer en masses cohérentes  relativement dures. Les nodules obtenus de      cette manière sont cependant très fragiles.

    Quand la poudre d'oxyde est moulue à une  finesse telle que les<B>35%</B> environ passent au  tamis de 200 mailles, l'emploi de liants tels  que la silice, le ciment Portland ou l'argile est  nécessaire pour donner aux nodules résultants  la résistance suffisante pour être maniés, par  exemple, quand ils sont chargés dans -Lui four  à réduction.  



  Le but de l'invention est d'éviter les dif  ficultés ci-dessus en permettant de préparer,  à partir des     oxydes    métalliques et sans qu'il  soit nécessaire de recourir à des matières de  renforcement, des nodules suffisamment résis  tants pour subir sans dommage une manipula  tion énergique et     susceptibles    d'être réduits  sans     fusion    directement en métal. L'invention  permet notamment de préparer des nodules  d'oxyde de fer dans lesquels l'oxyde reste sous  forme     d'oxyde    ferrique ou est largement  transformé en oxyde ferrique pendant la for  mation des nodules qui peuvent alors être  utilisés pour la réduction directe en un fer  non     pyrophorique.     



  Le procédé selon l'invention     pour    la pré  paration, à partir d'un oxyde métallique pul  vérisé réductible par l'hydrogène, de nodules  poreux destinés à être réduits pour donner le  métal correspondant, est caractérisé en ce  qu'on mélange l'oxyde métallique finement  divisé avec une quantité d'eau suffisante pour  obtenir une masse humide cohérente, en ce  qu'on forme des nodules avec cette masse hu  mide et pratiquement sans la comprimer, et  en ce qu'on soumet les nodules humides à un  séchage à une température élevée d'au moins  J00  C, mais inférieure à la température  d'amollissement de l'oxyde.

   Quand l'oxyde uti  lisé est de l'oxyde de fer, le séchage s'effectue  de préférence à une température comprise  entre<B>900</B> et 1350<B>'</B> C et dans une atmosphère       oxydante    pour que tout l'oxyde de fer reste,  ou soit     transformé,    sous forme d'oxyde fer  rique.  



  L'exemple suivant illustre la mise en     oeuvr    e  du procédé selon l'invention, dans le cas où  l'on traite un oxyde de fer.    L'oxyde de fer est d'abord finement divisé  et mélangé avec une quantité d'eau suffisante  pour rendre les particules cohérentes, le mé  lange étant traité dans un broyeur à boulets  à une finesse telle que 5     j    au plus du mé  lange restent sur un tamis de<B>270</B> mailles et  que 75 à 80     %    passent au tamis de 375 mailles.  On peut effectuer, si on le désire, un broyage  encore plus fin. Le rapport des volumes d'eau  et d'oxyde dépend de la finesse de l'oxyde.  



  La matière humide peut être enrichie en  suite, par exemple, dans un appareil à concen  tration humide tel qu'un laveur ou un     con-          centrateur    magnétique, pour éliminer la gan  gue. Dans tous les cas, l'oxyde résiduel est.  maintenu suffisamment humide pour que les  particules restent cohérentes.  



  La masse humide cohérente est ensuite  formée en nodules d'un diamètre compris  entre 1 et 2,5 cm environ, pratiquement sans  la comprimer. Cette opération peut se faire  avantageusement en faisant passer la masse  à travers un tamis dont les mailles ont les  dimensions ci-dessus et qui vibre dans un plan  horizontal. La vibration du tamis produit la  division de la matière en nodules, quand la  matière qui passe dans chaque maille. a une  longueur qui est environ le double de son dia  mètre. Les nodules ainsi obtenus sont consti  tués par des particules agglomérées en contact  les unes avec les autres, les interstices entre  les particules étant remplis d'eau, et bien que  les nodules gardent leur forme générale et  leurs dimensions quand ils sont laissés immo  biles, ils tendent à s'aplatir si on les laisse  tomber de quelques centimètres de hauteur.

    On évite cette déformation en les recueillant  immédiatement. au-dessous du tamis quand ils  se détachent.  



  Les nodules humides sont ensuite séchés à  une température élevée comprise entre<B>900</B>  et 1350  C, selon la nature de l'oxyde, comme  il sera dit plus loin. La disposition des parti  cules et des interstices reste la même pour  les nodules secs que pour les     nodules    humides  lors de leur obtention, et, par conséquent, les  nodules secs sont très poreux. Dans le traite  ment de réduction subséquent, le gaz réduc-           teur    pénètre dans les nodules, chaque parti  cule étant plus ou moins enveloppée de gaz,  ce qui assure une réduction complète et rapide  de tout le nodule.

   La température de séchage  des nodules doit être inférieure à la tempé  rature d'amollissement de l'oxyde, car autre  ment, les particules     d'oxyde    tendent à fondre  et à diminuer la porosité.  



  Les nodules obtenus de la manière décrite  sont très résistants et, en dépit du fait qu'au  cune matière de renforcement ni aucun liant  n'est utilisé, ils peuvent être manipulés sans  se briser d'une manière notable, par exemple,  quand ils sont déversés ou quand ils tombent.  



  Pour obtenir des nodules d'oxyde de fer  qui     puissent    être facilement. réduits, par un  procédé     subséquent,    en fer non     pyrophorique,     les nodules sont séchés dans une atmosphère  oxydante pour que tout l'oxyde reste, ou soit  transformé, sous forme d'oxyde ferrique. Ce  traitement diminue la tendance des particules  à se coller ensemble et permet d'effectuer  une réduction subséquente à une température  plus élevée et, par conséquent, en     un    temps  moindre que ce n'était le cas jusqu'ici.

   Quand  les oxydes de fer comprennent, par exemple  un oxyde magnétique comme les écailles de  rouille, ils sont totalement ou     partiellement     transformés en oxyde ferrique, particulière  ment à la surface des particules.     Quand    la  matière première est de l'hématite ou de la       limonite,    qui contiennent ordinairement     tin     peu de magnétite naturelle, la magnétite est  totalement ou partiellement. transformée en  oxyde ferrique. Une matière avantageuse et.  relativement pure pour la formation de no  dules est le résidu de calcination du sulfate  ferreux     (1,'e_SO,)    résultant de l'évaporation  à sec d'une liqueur de décapage.  



  La transformation de l'oxyde en oxyde fer  rique     commence    à 100" C environ, et la vi  tesse de transformation     augmente    quand la  température s'élève, la     transformation    étant  presque complète en une heure à 1200" C. Il  ne se produit aucune réaction au-dessus de  1380      C,    et à     1-I50"    C, la matière repasse sous  forme de magnétite, ce qui donne une     'limite     de température supérieure pour l'opération.    Les nodules d'hématite on d'oxyde ferrique  ainsi préparés ont des propriétés ferromagné  tiques particulières.  



  La température réelle de séchage et de  transformation des nodules dépend de la na  ture de l'oxyde utilisé. Si, par exemple, la  matière première est un minerai, des tempé  ratures élevées de l'ordre de 1200 à 1350  C  sont nécessaires, tandis que si la matière pre  mière est un oxyde de fer relativement pur,  tel que l'écaille de rouille, des températures  plus basses de l'ordre de 7.000 à<B>11<I>001</I></B> C sont  suffisantes pour effectuer le séchage et la  transformation en oxyde ferrique.  



  La durée du séchage et de la. transforma  tion du nodule d'oxyde dépend     évidemment.     (le la nature de l'oxyde et clé la température,  mais en général le séchage et la transforma  tion sont complets en une heure environ. Pour  obtenir un oxyde utilisable comme matière  première à partir d'une liqueur de décapage  de rebut, celle-ci est d'abord neutralisée avec  des déchets de fer et chauffée de préférence  dans un autoclave à une température com  prise entre 1.60 et 200" C. A cette température,  le sulfate ferreux est insoluble dans l'eau et  se sépare sous     forme    de cristaux ne contenant  qu'un petit pourcentage d'eau.

   Ces cristaux  sont ensuite calcinés en oxyde     ferrique    à une  température comprise entre 700 et 900  C,  dans un four rotatif, lavés pour éliminer tout  résidu de sulfate soluble, et moulus finement  avec (le l'eau pour former une masse cohé  rente qui est ensuite formée en nodules comme  il a été dit.  



  Les nodules d'oxyde métallique préparés  selon ce procédé se prêtent très bien à une  réduction directe en métal par l'hydrogène.

Claims (1)

1. REVENDICATION Procédé de préparation, à partir d'un oxyde métallique pulvérisé réductible par l'hydrogène, de nodules poreux destinés à être réduits pour donner le métal correspondant., caractérisé en ce qu'on mélange l'oxyde mé tallique finement.

   divisé avec une quantité d'eau suffisante pour obtenir une masse hu mide cohérente, en ce qu'on forme des nodules avec cette masse humide et pratiquement sans la comprimer, et en ce qu'on soumet les no dules humides à un séchage à une tempéra ture élevée d'au moins 900 C, mais inférieure à la température d'amollissement de l'oxyde. SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication, carac térisé en ce que le séchage est effectué à une température comprise entre 900 et 1350 C et dans suie atmosphère oxydante. 2.

   Procédé selon la revendication, carac térisé en ce que 5 % au plus de l'oxyde mé- tallique dont on part restent sur un tamis de 270 mailles. 3. Procédé selon la revendication, carac térisé en ce qu'on part d'un oxyde métallique mélangé à une gangue, en ce qu'on élimine la gangue avant de former les nodules, et en ce qu'on maintient le résidu d'oxyde métalli que à l'état de masse humide cohérente pour la formation des nodules. 4.

   Procédé selon la revendication, carac térisé en ce qu'on forme les nodules en faisant passer la masse humide à travers un tamis horizontal et vibrant dans un plan horizontal.