LU88238A1 - Procédé de traitement de produits en fusion et dispositif pour la mise en oeuvre du procédé - Google Patents

Description

PROCÉDÉ DE TRAITEMENT DE PRODUITS EN FUSION ET DISPOSITIF POUR LA MISE EN OEUVRE DU PROCÉDÉ

La présente invention concerne un procédé de granulation de produits en fusion. L'invention vise, de façon générale, la granulation de tous les produits en fusion mais plus particulièrement la granulation de la 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 électrigue, un four à arc, etc. Le produit enrichi obtenu par cette réduction est la matte de cuivre, qui contient entre 50% et 70% de Cu, le ceste 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 la phase gazeuse.

Lors de la production de cuivre brut à partir de matte le cuivre, d'énormes quantités de dioxyde de soufre sont émises. 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, par conséquent, être transporté sur de grandes distances. Afin d'éviter le transport de l'acide sulfurique, on pourrait installer les convertisseurs de natte de cuivre à proximité des utilisateurs de l'acide. On Sevrait alors transporter un produit solide très peu réactif, la matte de cuivre. Or, 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, vu la composition chimique particulière et la grande densité calorifique de la matte de cuivre, les quantités de gaz explosifs formés sont très élevées. Aussi, toute inclusion d'eau dans la masse en fusion occasionne immédiatement une puissante explosion.

Pour réduire les risques d'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 qui 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 forme une mince pellicule entre deux tambours cylindriques 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.

Du fascicule de brevet LU-73 623, on connaît un procédé de fabrication de laitier de haut-fourneau expansé à faible densité dans lequel on fait tomber en cascade un courant de laitier en fusion d'une surface inclinée, arrosée d'eau, sur un tambour rotatif de désintégration. Le courant de laitier est dispersé par désintégration rotative et puis refroidi par un rideau d'eau finement divisé.

Cependant, le contact entre l'eau et le produit en fusion risque de provoquer la formation de gaz dangereux. Il sera noté que ce risque d'explosion est particulièrement élevé pour la matte de cuivre.

Le but de la présente invention est de prévoir un procédé de granulation de produits en fusion, qui réduit le risque d'explosion.

En vue d'atteindre cet objectif, le procédé de granulation d'un produit en fusion selon la présente invention consiste à faire tomber un courant de produit en fusion sur un dispositif de désintégration rotatif qui éclate le courant de produit en fusion en gouttelettes et à refroidir le dispositif de désintégration et lesdites gouttelettes par un flux forcé de gaz.

Un avantage principal du procédé selon la présente invention réside dans le fait que le courant de produits en fusion est désintégré et des petites gouttelettes sont formées et sont directement refroidies dans un flux de gaz. Il n'y a aucun contact entre le produit en fusion et l'eau à cette étape du procédé. Des gaz dangereux tels que l'hydrogène et/ou le sulfure d'hydrogène ne peuvent dès lors se former. Les gouttelettes, étant donné leur faible masse, se refroidissent et se solidifient, au moins partiellement dans un flux de gaz de refroidissement, pendant leur trajectoire. Les gouttelettes tombent, à la fin de leur trajectoire, sur une bande transporteuse ou bien dans un bassin de refroidissement. Au contact de l'eau de refroidissement, les gouttelettes se solidifient entièrement. Le contact entre la phase liquide du produit en fusion et l'eau est réduit et, par conséquent, la quantité de gaz dangereux formé est, elle aussi, réduite. Aussi, des inclusions d'eau dans le produit en fusion ne peuvent se produire.

Selon un premier mode de réalisation, le dispositif de désintégration comprend un tambour rotatif, muni d'orifices des palettes échangeables sur sa périphérie, et des moyens rotatifs pour faire circuler un gaz de refroidissement.

Selon un autre mode de réalisation, le dispositif de désintégration comporte un élément qui a sensiblement la forme d'une assiette creuse munie d'un bord évasé vers l'extérieur, et de moyens rotatifs pour créer un flux forcé d'un gaz de refroidissement.

Un avantage de ces dispositifs est que le produit en fusion n'entre pas en contact avec de l'eau au moment de la désintégration du courant de^ produits en fusion et que les gouttelettes et le dispositif formés sont refroidies par un flux forcé de gaz.

Le gaz de refroidissement peut être un gaz inerte comme par exemple l'azote ou le gaz carbonique ou bien de l'air. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée de plusieurs modes de réalisation données ci-dessous à titre d'exemple non limitatif en références aux dessins annexés dans lesquels : - la Figure 1 montre schématiquement une coupe transversale d'un dispositif de désintégration rotatif selon un premier mode d'exécution ; - la Figure 2 montre schématiquement une coupe transversale selon la ligne XI, II' de la figure 1 ; - la Figure 3 montre schématiquement une coupe transversale d'un dispositif de désintégration rotatif selon un deuxième mode d'exécution ; - la Figure 4 montre schématiquement une coupe transversale selon la ligne IV, IV' à travers un dispositif de la Figure 3 ; - la Figure 5 montre schématiquement une coupe d'un dispositif de désintégration selon un troisième mode de réalisation ; - la Figure 6 montre une vue du dessus du dispositif de la Figure 5 ; - la Figure 7 montre schématiquement un dispositif de désintégration selon un quatrième mode de réalisation ; - la Figure 8 représente une vue du dessus du dispositif de la Figure 7.

La Figure 1 montre un dispositif de désintégration rotatif 10 qui comprend un tambour rotatif 12 et une chambre 14 d'alimentation d'un gaz de refroidissement. Ladite chambre 14 est connectée à une source de gaz de refroidissement par un manchon 16. Le tambour 12 est muni d'une plaque frontale 18 et de palettes 20 ou AUBES périphériques échangeables. Les palettes 20 relient la plaque frontale 18 à une. plaque postérieure 22 qui est munie d'un orifice central 23 qui permet le passage d'un gaz de refroidissement 24 de la chambre 14 vers le tambour 12. Entre les palettes 20 sont aménagés des orifices 26 sur toute la périphérie du tambour 12. Un arbre 28 entraîne le tambour 12 dans un mouvement de rotation. Le mouvement de rotation des palettes 20 périphériques crée une circulation forcée du gaz de refroidissement 24. Le fait que le tambour 20 comporte des orifices 26 périphériques permet au gaz de refroidissement 24 d'être aspiré par le courant créé par la rotation des palettes 20 périphériques. Le mouvement de rotation des palettes périphériques 20 ainsi que la pression d'alimentation du gaz créent un flux forcé 24 de gaz qui refroidit le tambour 14. En augmentant la pression d'alimentation à la source de gaz, on peut augmenter le débit du gaz tout en maintenant constante la vitesse de rotation du tambour 12. Si le gaz de refroidissement 24 est un gaz inerte tel que l'azote ou le gaz carbonique, le danger d'explosion de l'hydrogène ou du sulfure d'hydrogène est fortement diminué étant donné que la pression partielle d'oxygène est alors très faible à cet endroit. Il sera noté qu'un autre avantage des orifices 26 sur la périphérie du tambour 12 est que si le tambour 12 s'arrêtait par accident, le produit en fusion tomberait à travers le tambour 12 sans 1'endommager.

La Figure 2 montre une coupe transversale du dispositif de désintégration rotatif 10 selon la ligne II-II'. Le tambour 12 est fixé sur l'arbre 28 moyennant une structure métallique 30. Quand le tambour 12 tourne, un courant de produits en fusion 32 tombant en chute libre est désintégré par les palettes 20 périphériques en rotation et les gouttelettes 34 ainsi formées sont projetées loin du tambour 12.

Les Figures 3 et 4 montrent un dispositif 10' de désintégration rotatif similaire à celui décrit dans les Figures 1 ou 2 avec la seule différence qu'une roue de turbine 132 munie de palettes 120, est disposé coaxialement à l'intérieur du tambour 12. La rotation indépendante de la roue de turbine 132 fixée sur un arbre 128 indépendant du premier arbre 28' . Il en résulte que le débit du gaz de refroidissement peut être augmenté en augmentant la vitesse de rotation de la roue de turbine 132 tout en maintenant constante la vitesse de rotation du tambour.

La Figure 5 montre un autre mode de réalisation d'un dispositif 110 de désintégration comprenant une chambre 214 d'alimentation en gaz connectée à une source de gaz par un manchon 216 et un élément tournant 212 qui a sensiblement la forme d'une assiette creuse munie d'un bord évasé vers l'extérieur. Le bord de l'élément tournant 212 forme une double paroi comprenant une paroi extérieure 218 et une paroi intérieure 220. Ces parois 218, 22o sont par des palettes 222 our AUBES. Le produit en fusion 32 tombe en chute libre sur l'élément tournant 212. Les forces centrifuges qu'exerce l'élément 212, entraîné dans un mouvement de rotation par un arbre 228, sur le produit en fusion éjectent et désintègrent le produit en fusion 32 qui forme des gouttelettes 234. L'élément 212 à double paroi, de par sa rotation et grâce aux palettes 222 disposées entre la double paroi crée un flux forcé 224 de gaz de refroidissement. Ces courants de gaz 18 refroidissent l'élément 212 et les gouttelettes 6 éjectées.

La Figure 6 montre une vue du dessus du dispositif de la Figure 5. Sur cette figure, on voit bien les deux parois 218, 220 de l'élément 212 qui sont reliés entre eux par des palettes 222. En augmentant la pression d'alimentation à la source de gaz, on peut augmenter le débit de gaz de refroidissement tout en maintenant constante la vitesse de rotation de l'élément tournant 212.

Le dispositif des Figures 7 et 8 est très semblable au dispositif des Figures 5 et 6.

Dans ce mode d'exécution, un élément tournant 312 est disposé coaxialement dans un deuxième élément tournant 318 indépendant. Ce deuxième élément 318 comporte des palettes 322 fixées sur la paroi interne, qui épousent la forme de l'élément tournant 312. Le deuxième élément 318 comprenant un fond muni d'orifices 326 est entraîné par un arbre 328' indépendant qui est fixé sur le fond de l'élément 318. Par sa rotation, le deuxième élément 318 qui forme une roue de turbine crée un flux forcé de gaz 314 de refroidissement qui refroidit l'élément tournant et les gouttelettes 234.

En augmentant la vitesse de rotation du deuxième élément 318, on peut augmenter le débit de gaz de refroidissement sans changer la vitesse de rotation de 1'élément tournant 312.

Claims (6)

1. Procédé de granulation d'un produit en fusion selon lequel on fait tomber un courant de produit en fusion sur un dispositif de désintégration rotatif qui éclate le courant de produits en fusion en gouttelettes et selon lequel on utilise un flux forcé de gaz pour refroidir le dispositif de désintégration et lesdites gouttelettes.

2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé par un dispositif de désintégration rotatif (10) du courant de produit de fusion (32) qui est muni de moyens rotatifs pour créer un flux forcé de gaz de refroidissement (24).

3. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que le dispositif de désintégration (10) du courant de produit en fusion (32) comprend un tambour (12) rotatif muni de palettes échangeables et d'orifices sur sa périphérie qui constituent les moyens rotatifs pour créer un flux forcé de gaz de refroidissement (24).

4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens rotatifs pour créer un flux forcé de gaz de refroidissement (24) comprennent un tambour (20) rotatif muni d'orifices (26) de palettes (20) échangeables sur sa périphérie et d'une roue de turbine (132) équipée de palettes (120), qui est disposée coaxialement à l'intérieur du tambour (20) et qui est entraînée par un arbre (128) indépendant d'un arbre (28') entraînant le tambour (20).

5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de désintégration comprend un élément tournant (212) qui a sensiblement la forme d'une assiette creuse munie d'un bord évasé vers l'extérieur formé par une paroi extérieure (218) et une paroi intérieure (220) reliées entre elles par des palettes (222) constituant les moyens pour créer un flux forcé de gaz de refroidissement (224).

6. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de désintégration comprend un élément tournant (312) disposé coaxialement dans un deuxième élément tournant (318) indépendant qui comporte des palettes (322) sur une paroi interne de l'élément (318) comprenant un fond muni d'orifices (326) et qui est entraîné par un arbre (328') indépendant et constitue les moyens rotatifs pour créer un flux forcé de gaz de refroidissement.