Procédé d'extraction directe<B>d'un</B> métal à partir de son sulfure. La présente invention concerne l'extraction directe, à partir de son sulfure, d'un métal à un état (le pureté élevée.
On sait que les procédés utilisés couram- ment pour l'obtention des métaux à partir de leur sulfure comportent une première phase d'oxydation, consistant généralement en un grillage, puis une seconde phase de réduction de l'oxyde conduisant au métal lui-même.
La présente invention a pour but de réali ser le passare du sulfure au métal en une seule phase.
Elle a. pour objet un procédé d'extraction directe d'un métal à partir de son sulfure. Dans la forme d'exécution préférée de ce pro cédé, on fond, en présence de carbone, le sul fure du métal à, extraire avec un sulfure alcalin et un oxyde métallique.
On peut aussi remplacer le sulfure alcalin et l'oxyde métallique par des réactifs leur donnant naissance dans @ les conditions de la réaction.
Il est. possible théoriquement de déplacer le soufre d'un sulfure métallique par un métal différent, suivant une réaction d'équilibre du type MlS + M M1 + hl S (1) Pratiquement, en raison de la température (le fusion des sulfures, la réaction provoque le déplacement de l'équilibre dans le sens non satisfaisant. De plus, en raison également de cette température élevée, les métaux considérés peuvent être volatilisés, de sorte que l'appli- cation de cette réaction n'est industriellement pas applicable.
On pouvait prévoir, d'après les lois d'équi libre des mélanges liquides binaires, que la température de fusion d'un système constitué par un sulfure d'un métal lourd et un sulfure d'un métal alcalin serait plus basse que celle de chacun des sulfures isolés.
On a fait la découverte ,inattendue que si l'on fond, en présence de carbone, un sulfure d'un métal lourd que l'on désire extraire avec un sulfure d'un métal alcalin et un oxyde métallique ou des réactifs leur donnant nais sance dans les conditions de la réaction, il se produit simultanément une oxydation du sul fure à l'état métallique et une réduction des autres réactifs en présence, le sulfure de métal alcalin se retrouvant soit non modifié quand il est. introduit tel quel dans le système, soit. à l'état naissant si on a introduit dans le système des réactifs lui donnant naissance.
Parmi les différents modes de réalisation de l'invention, le plus simple est celui dans lequel on met en présence le sulfure de métal lourd à oxyder, le sulfure alcalin, un oxyde métallique et du carbone. Dans ce cas, le sul fure est oxydé à l'état métallique, l'oxyde est réduit à l'état de sulfure, le sulfure alcalin reste inchangé et le carbone est oxydé à l'état d'oxyde de carbone.
Un exemple de cette réac tion est fourni par la préparation de plomb pur à partir de galène en présence d'oxyde de zinc et de sulfure de sodium, selon la réac tion PbS + Zn0 + Na2S + C Pb + ZnS + Na2S + CO (2) On remarquera que dans cette réaction le sulfure de sodium n'intervient en réalité que pour jouer un rôle de fondant, permettant de réaliser la fusion à une température très infé rieure à celle du sulfure. Ainsi, le sulfure de plomb fond à environ 1200 C, le sulfure de zinc à environ 1850 C, le sulfure de sodium à environ 1000 C, tandis que le système pré cédent entre en fusion entre 700 et 800 C.
Grâce à cette propriété, on évite la volatilisa tion du plomb et du zinc.
Par ailleurs, on a constaté que la réaction se produit très rapidement et d'une faon complète, l'oxyde de zinc étant probablement d'abord réduit, de telle sorte que le zinc mé tallique réagit avec le sulfure de plomb à l'état naissant, en provoquant le déplacement continu de l'équilibre.
En mettant. à profit le fait que le sulfure de sodium peut être formé in situ, au lieu d'être introduit. tel quel, un autre mode de réalisation dé l'invention consiste à introduire le sodium sous forme d'un sel réagissant avec le sulfure à oxyder avec formation de sulfure de sodium. On a fait la constation que, dans les conditions de la réaction, le carbone rédui sait des corps qui, en principe, ne sont pas attaqués à des températures aussi basses. Ainsi, au lieu du système précédent, on peut utiliser celui contitué par le sulfure de plomb, l'oxyde de fer, le carbonate de sodium et le carbone.
Il se forme ainsi, simultanément, du sulfure de fer, du sulfure de sodium qui fond à très basse température, tandis que l'oxydation du sulfure de plomb donne naissance à du plomb métallique que l'on peut récupérer.
On a. même pu mettre en pratique un autre mode de réalisation dans lequel on introduit seulement dans le système le sulfure de plomb, le carbone et le carbonate de sodium. Dans ce cas, la libération du plomb peut se représenter par la réaction globale suivante: PbS + C03Na2 + 2C<B>- < <U>></U></B> Pb + Na2S + 3C0 Ce mode de faire est applicable en parti culier à l'obtention du plomb pur à partir de la galène. Dans ce cas, le fondant alcalin abaisse le point, de fusion du mélange à. une valeur de 700 à 800 C, la masse étant. extrê mement fluide, ce qui permet une séparation parfaite du plomb métallique et de la scorie sulfurée.
Cette dernière constitue un sous- produit de très grande valeur, que l'on récu père par dissolution dans l'eau et eoneentra- tion dans les conditions classiques à la teneur commerciale de 60 11/o de Na.S.
Il reste un insoluble contenant les impure tés du minerai et le<B>Pb'</B> avant éventuellement échappé à la réaction. Le rendement est prati quement total. De plus, en raison de la basse température de réaction, aucune volatilisation (le métal ne se produit. Enfin, la réaction ne conduit à aucune formation de az sulfuré. L'appareillage est ainsi simplifié #à. l'extrême puisqu'il se réduit à un simple four de réac tion ,sans nécessiter de système de récupération des fumées.
Le présent procédé est toutefois applicable aussi à l'extraction du zinc, molybdène et bis muth à partir de leurs sulfures, la fusion s'effectuant également à une température de 700-800 C.
Les exemples suivants permettent de voir comment on peut mettre en pratique les trois modes de réalisation précédents de l'invention. <I>Exemple 1:</I> On mélange 3 tonnes de galène avec 1700 k;r (le sulfure de sodium commercial à 60 0/0. 1050 kg d'ox5 de de zinc constitué par de la blende grillée et 150 kg de charbon sous forme d'anthracite ou de coke.
On chauffe le mé lange à fusion (800 C environ), on le coule dans une lingotière dans laquelle le plomb forme à la partie inférieure un lingot presque pur (99,7-99,8%) de 2550 kg. Le rendement est. de 97,98 %. La. scorie solide contient tout le zinc à l'état de sulfure et tout le sulfure de sodium inaltéré.
Par lessivage à. l'eau et. filtration, on récupère, d'une part, la solution de sulfure de sodium que l'on concentre et recycle, d'autre part, le sulfure de zinc que l'on peut griller pour être réutilisé. On remar quera, que, dans ces conditions, la totalité du soufre de la, galène a été utilisée.
On peut remplacer dans les mêmes condi tions le sulfure de sodium par les quantités cor respondantes de sulfate de sodium et de char bon.
<I>Exemple 9:</I> On mélange une tonne de galène, 150 kg (le carbonate de soude, 300 kg d'oxyde de fer oonst.itué par un résidu de pyrite grillée et 100 kg de charbon. On obtient une fusion très rapide à. 700-800 C et le rendement est de 97,99 % du plomb d'une pureté de 99,9 0/0.
<I>Exemple 3:</I> On mélange 3 tonnes de galène et 1,350 tonne de carbonate de sodium Solvay, ainsi que 0,3 tonne de charbon. Le mélange entre en fusion à 700 C environ, on le coule dans une lingotière à. la partie inférieure de la quelle le plomb métallique forme un lingot à, l'état presque pur avec un rendement de 98 à 991/o. On peut éventuellement faciliter en core la réaction en ajoutant un peu d'oxyde de zinc. On retrouve tout le soufre du minerai sous forme de sulfure de sodium récupérable.
Process for the direct extraction of <B> a </B> metal from its sulphide. The present invention relates to the direct extraction, from its sulphide, of a metal in one state (high purity.
It is known that the processes currently used for obtaining metals from their sulphide comprise a first oxidation phase, generally consisting of a roasting, then a second phase of reduction of the oxide leading to the metal itself. .
The object of the present invention is to achieve the passare from the sulphide to the metal in a single phase.
She has. for object a process for the direct extraction of a metal from its sulphide. In the preferred embodiment of this process, the sulphide of the metal to be extracted is melted in the presence of carbon with an alkali sulphide and a metal oxide.
It is also possible to replace the alkali metal sulphide and the metal oxide by reagents which give rise to them under the reaction conditions.
It is. theoretically possible to displace sulfur from a metal sulphide by a different metal, following an equilibrium reaction of the type MlS + M M1 + hl S (1) Practically, due to the temperature (the fusion of sulphides, the reaction causes the shift of the equilibrium in the unsatisfactory direction Moreover, also because of this high temperature, the metals considered can be volatilized, so that the application of this reaction is not industrially applicable.
One could predict, according to the laws of equi free of binary liquid mixtures, that the melting temperature of a system consisting of a sulphide of a heavy metal and a sulphide of an alkali metal would be lower than that of each of the sulfides isolated.
We made the unexpected discovery that if we melt, in the presence of carbon, a sulphide of a heavy metal that we want to extract with a sulphide of an alkali metal and a metal oxide or reagents giving them birth Sance under the conditions of the reaction, there occurs simultaneously an oxidation of the sulphide in the metallic state and a reduction of the other reactants present, the alkali metal sulphide being either unmodified when it is. introduced into the system as is, either. in the nascent state if reactants giving rise to it have been introduced into the system.
Among the various embodiments of the invention, the simplest is that in which the heavy metal sulphide to be oxidized, the alkali metal sulphide, a metal oxide and carbon are brought together. In this case, the sulphide is oxidized to the metallic state, the oxide is reduced to the sulphide state, the alkali sulphide remains unchanged and the carbon is oxidized to the carbon monoxide state.
An example of this reaction is provided by the preparation of pure lead from galena in the presence of zinc oxide and sodium sulphide, according to the reaction PbS + Zn0 + Na2S + C Pb + ZnS + Na2S + CO ( 2) It will be noted that in this reaction the sodium sulphide only intervenes in reality to play a role of flux, allowing the fusion to be carried out at a temperature much lower than that of the sulphide. Thus, lead sulphide melts at around 1200 C, zinc sulphide at around 1850 C, sodium sulphide at around 1000 C, while the previous system melts between 700 and 800 C.
Thanks to this property, the volatilization of lead and zinc is avoided.
On the other hand, it has been found that the reaction proceeds very quickly and completely, the zinc oxide being probably first reduced, so that the metallic zinc reacts with the lead sulphide in the state. incipient, causing the continuous displacement of the equilibrium.
Putting. advantageously the fact that sodium sulfide can be formed in situ, instead of being introduced. as such, another embodiment of the invention consists in introducing the sodium in the form of a salt which reacts with the sulphide to be oxidized with the formation of sodium sulphide. It has been observed that, under the conditions of the reaction, the reduced carbon knows bodies which, in principle, are not attacked at such low temperatures. Thus, instead of the previous system, one can use that made up of lead sulphide, iron oxide, sodium carbonate and carbon.
It thus forms, simultaneously, iron sulphide, sodium sulphide which melts at very low temperature, while the oxidation of lead sulphide gives rise to metallic lead which can be recovered.
We have. It was even possible to put into practice another embodiment in which only lead sulphide, carbon and sodium carbonate are introduced into the system. In this case, the release of lead can be represented by the following global reaction: PbS + C03Na2 + 2C <B> - <<U>></U> </B> Pb + Na2S + 3C0 This procedure is applicable in particular in obtaining pure lead from galena. In this case, the alkaline flux lowers the melting point of the mixture to. a value of 700 to 800 C, the mass being. extremely fluid, which allows perfect separation of metallic lead and sulphide slag.
The latter constitutes a very valuable by-product, which is recovered by dissolving in water and entering under conventional conditions at a commercial content of 60 11% Na.S.
There remains an insoluble material containing the impurities of the ore and the <B> Pb '</B> before possibly escaping the reaction. The yield is practically total. In addition, due to the low reaction temperature, no volatilization (the metal does not occur. Finally, the reaction does not lead to any formation of sulfur az. The apparatus is thus simplified to the extreme since it is reduced to a simple reaction furnace, without the need for a fume recovery system.
The present process is however also applicable to the extraction of zinc, molybdenum and bis muth from their sulphides, the melting also taking place at a temperature of 700-800 C.
The following examples make it possible to see how the three preceding embodiments of the invention can be put into practice. <I> Example 1: </I> 3 tonnes of galena are mixed with 1700 k; r (60% commercial sodium sulphide. 1050 kg of zinc ox5 consisting of roasted blende and 150 kg coal in the form of anthracite or coke.
The mixture is heated to fusion (approximately 800 C), it is poured into an ingot mold in which the lead forms at the bottom part an almost pure ingot (99.7-99.8%) of 2550 kg. The yield is. by 97.98%. The solid slag contains all the zinc sulphide and all the unaltered sodium sulphide.
By leaching out. water and. filtration, we recover, on the one hand, the sodium sulphide solution which is concentrated and recycled, on the other hand, the zinc sulphide which can be roasted to be reused. It will be noted that, under these conditions, all of the sulfur in the galena was used.
The sodium sulphide can be replaced under the same conditions by the corresponding quantities of sodium sulphate and char bon.
<I> Example 9: </I> One ton of galena, 150 kg (sodium carbonate, 300 kg of iron oxide oonst.ituated by a residue of roasted pyrite and 100 kg of charcoal) is mixed. very rapid melting at 700-800 C and the yield is 97.99% of the lead with a purity of 99.9%.
<I> Example 3: </I> 3 tonnes of galena and 1.350 tonnes of Solvay sodium carbonate are mixed, as well as 0.3 tonnes of coal. The mixture melts at about 700 C, it is poured into an ingot mold. the lower part of which the metallic lead forms an ingot in the almost pure state with a yield of 98 to 991 / o. The reaction can optionally be further facilitated by adding a little zinc oxide. All of the sulfur in the ore is found in the form of recoverable sodium sulfide.