LU88236A1 - Procédé de granulation d'un produit en fusion et dispositif pour la mise en oeuvre du procédé - Google Patents
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Description
PROCÉDÉ DE GRANULATION D'UN PRODUIT EN FUSION ET DISPOSITIF POUR LA MISE EN OEUVRE DU PROCÉDÉ
La présente invention concerne un procédé de granulation d'un produit en fusion dans lequel on fait tomber un courant de produits en fusion sur un courant de liquide de granulation issu d'une tête de granulation. Elle concerne aussi un dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procédé. L'invention vise, de façon générale, la granulation de tous les produits en fusion, mais plus particulièrement la granulation de matte de cuivre.
Il est rappelé que le cuivre est généralement produit à partir de minerais relativement pauvres en cuivre sulfureux, ce qui nécessite des technologies relativement compliquées d'affinage progressif pour obtenir du cuivre métallique à l'état pratiquement pur. L'un des procédés d'extraction consiste à soumettre le minerai, après concassage et traitement préalable, à une réduction dans un four approprié, par exemple un four à cuve, un four à réverbère, un four électrique, un four à arc, etc. Le produit enrichi obtenu par cette réduction est ce qu'on appelle la matte de cuivre qui contient entre 50 et 70% de Cu, le reste étant principalement du fer. Le cuivre et le fer sont sous forme de sulfures. La matte de cuivre est ensuite convertie en cuivre brut à 99% de Cu en poids en transférant le fer dans la phase de scories et en éliminant le soufre via les gaz d'échappement.
La matte est ensuite chargée dans un convertisseur et de l'oxygène est insufflé dans la phase de sulfures pour convertir les sulfures de fer en oxyde de fer et en dioxyde de soufre. Le sulfure de cuivre est converti en cuivre métallique et en dioxyde de soufre.
Lors de la production de cuivre brut à partir de matte de cuivre, d'énormes quantités de dioxyde de soufre sont émises. Aujourd'hui, ce dioxyde de soufre est récupéré et transformé en acide sulfurique qui peut être utilisé notamment dans l'industrie du bois.
Souvent, cependant, les gisements de cuivre et les usines de traitement du cuivre sont très éloignés des utilisateurs d'acide sulfurique. Ce produit dangereux doit, en conséquence, être transporté sur de grandes distances.
Afin de réduire la quantité de matériaux dangereux à transporter, on pourrait installer les convertisseurs de matte de cuivre près des utilisateurs d'acide sulfurique. On devrait alors transporter un produit solide très peu réactif, la matte de cuivre.
La matte de cuivre doit être introduite dans le convertisseur sous forme liquide (fondue) ou finement divisée. L'oxydation du soufre est tellement exothermique que peu d'énergie est nécessaire à cette étape du procédé.
Si les convertisseurs sont éloignés des gisements, la matte de cuivre doit être refroidie et granulée avant d'être transportée. On pourrait donc envisager un refroidissement rapide par une granulation à l'eau à l'instar, par exemple, de la granulation de laitier de haut fourneau.
Toutefois, une telle granulation n'a, jusqu'à présent pas pu être appliquée à la matte de cuivre en raison des risques d'explosion particulièrement élevés.
En effet, lorsqu'on dirige des jets d'eau dans la masse en fusion, des gaz explosifs, H2 et H2S, se forment et peuvent causer de violentes explosions en présence d'oxygène. Or, étant donné la composition chimique particulière et la densité calorifique élevée de la matte de cuivre, comparée, par exemple, au laitier de haut fourneau, les quantités de gaz explosifs libérées sont très élevées pour la matte de cuivre.
Pour réduire les risques explosion, on a tenté de former une mince pellicule de matte en fusion par écoulement et étalement dans une rigole large à fond plat. Cette proposition n'a pas pu être mise en pratique en raison des dépôts et croûtes gui se forment au fond de la rigole et la rendent rapidement inutilisable.
Le brevet LU-87 984 décrit un dispositif de conditionnement d'un produit en fusion, dans lequel on forme une mince pellicule entre deux tambours cylindriques et parallèles, qui sont juxtaposés de façon à présenter une mince fente longitudinale entre eux. Cette mince pellicule peut ensuite être granulée à l'aide de jets d'eau avec un faible risque d'explosion.
Cette technique n'a pas trouvé d'application pour la matte de cuivre parce que celle-ci est très collante et encrasse rapidement les tambours.
Le but de la présente invention est de prévoir un système de granulation de produits en fusion qui élimine le risque d'explosion causé par H2 et H2S.
Pour atteindre cet objectif, la présente invention propose un procédé de granulation de produits en fusion dans lequel on fait tomber un courant de produits en fusion dans un courant de liquide de granulation issu d'une tête de granulation caractérisé en ce que les courants de liquide de granulation issues de la tête de granulation sont enveloppés par un courant de gaz inerte.
Un principal avantage de cette invention consiste à créer et à maintenir en permanence une atmosphère inerte pendant la granulation empêchant ainsi qu'une explosion de l'hydrogène ou du sulfure d'hydrogène ne se produise.
Selon un mode d'exécution préféré, du gaz inerte est injecté dans le courant de liquide de granulation. Un avantage de ce mode de réalisation est que la pression partielle d'oxygène à l'intérieur du courant de liquide de granulation est diminuée de sorte à ne plus représenter de risque.
Selon encore un autre mode d'exécution préféré, le liquide de granulation est basique de sorte à neutraliser le sulfure d'hydrogène dès sa formation. L'invention prévoit également une installation de mise en oeuvre de ce procédé comprenant des moyens pour produire une enveloppe de gaz inerte entourant des courants de liquide issus d'une tête de granulation.
Selon un premier mode de réalisation, une tête de granulation est placée à l'intérieur d'une chambre présentant une ouverture orientée dans la même direction que l'ouverture de la tête de granulation. Lorsque cette chambre est alimentée par un débit de gaz inerte et que le courant de liquide de granulation est mis en marche, le gaz inerte forme une enveloppe tout autour du jet de liquide de granulation.
Selon un autre mode de réalisation, la tête de granulation, qui comporte une face postérieure et une face frontale par laquelle le liquide de granulation est éjecté, est traversée de la face postérieure jusqu'à la face frontale par un ou plusieurs tuyaux qui amènent le gaz inerte à l'intérieur du courant d'eau.
Il est évident que le procédé et le dispositif de granulation décrit dans cette invention peuvent aussi être utilisés pour la granulation de laitier de haut fourneau. Les risques d'une explosion dans des installations de granulation de laitier de haut fourneau sont certes plus réduits mais ne peuvent néanmoins pas être exclus totalement. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description de deux modes de réalisation qui est donnée ci-dessous à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels : - la Figure 1 montre schématiquement une coupe à travers un dispositif de granulation selon un premier mode de réalisation ; - la Figure 2 montre schématiquement une coupe à travers un dispositif de granulation selon un autre mode de réalisation.
La Figure 1 représente un dispositif de granulation dans lequel un liquide de granulation 22 est amené via un manchon 12 à l'intérieur d'une tête de granulation 2. Le liquide de granulation 22 est ensuite éjecté par des ouvertures 6 aménagées dans une plaque frontale 4 de la tête de granulation 2. La tête de granulation 2 se situe à l'intérieur d'une chambre 10 qui est connectée à une source de gaz inerte via un manchon 14 situé sur une face postérieure de la chambre 10. Le gaz inerte 24 est éjecté de la chambre 10 par une ouverture dans une face frontale 8 et forme un courant 18 de gaz inerte autour des jets 16 de liquide de granulation. La chambre 10 se rétrécie à sa face frontale 8 de sorte à éjecter une enveloppe 18 de gaz entourant complètement les jets 16 de liquide de granulation.
La figure 2 illustre un mode de réalisation avec une source de gaz inerte supplémentaire 24' qui amène un gaz inerte à l'intérieur du courant 16 de liquide de granulation. La chambre 10 comporte à cet effet un deuxième manchon 14' qui alimente une deuxième chambre 10' située du côté de la face postérieure 28 de la tête de granulation 2. Le gaz inerte 24' est amené vers la plaque frontale 4 de la tête de granulation 2 par des tuyaux 26 qui traversent la tête de granulation de la face postérieure 28 jusqu'à la face frontale 4. Le gaz inerte 24' est éjecté par des ouvertures 20. Il forme des filets 16 de gaz inerte à l'intérieur du jet 16 de granulation. De cette manière, la teneur relative en oxygène à l'intérieur du courant de liquide de granulation est diminuée.
Comme gaz inerte, on utilise l'azote ou bien le gaz carbonique.
Claims (4)
1. Procédé de granulation de produits en fusion dans lequel on fait tomber un courant de produits en fusion sur un courant de liquide de granulation (16) issu d'une tête de granulation (2), caractérisé en ce que ledit courant de liquide de granulation (16) est entouré d'un courant (18) de gaz inerte.
2. Procédé de granulation tel que revendiqué dans la revendication 1, caractérisé en ce qu'un deuxième courant de gaz inerte est soufflé dans le courant de liquide de granulation.
3. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de la revendication 1 comprenant une tête de granulation (2) munie d'une face postérieure et d'une face frontale (4) présentant des orifices d'éjection du courant de liquide, caractérisé en ce que la tête de granulation (2) se situe à l'intérieur d'une chambre (10) qui est raccordée à une source d'un gaz inerte (24) et en ce que cette chambre (10) comporte une ouverture (8), qui est orientée dans la même direction que la face frontale (4) de ladite tête de granulation (2).
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par une chambre supplémentaire (10'), qui est raccordé à une source de gaz inerte (24') supplémentaire situé sur la face postérieure (28) de tête de granulation (2) et par des tuyaux (26) pour le gaz inerte (24'), qui traversent la tête de granulation de la face postérieure (28) jusqu'à la face frontale (4).
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