BE384219A

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Publication number: BE384219A
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Description

Procédé et four de grillage de minerais sulfurés, notamment de blendes, à l'état pulvérisé.

On a depuis de nombreuses années cherché à griller les minerais sulfurés à l'état pulvérisé, soit en les lais- sant tomber en pluie dans une atmosphère à haute température., soit en allumant un jet de minerai pulvérisé au contact d'un courant d'air chauffé ou d'une surface incandescente, soit encore en insufflant le minerai en poudre à l'aide d'un cou- rant d'air dans une chambre préalablement chauffée. Dans ce dernier ordre d'idées, on a notamment proposé l'emploi d'une tuyère d'injection débouchant à la base d'une chambre ouverte au sommet, dans le but de maintenir dans cette chambre une colonne ascendante de minerai pulvérisé en suspension dans A

de l'air dont une partie était insufflée avec le minerai et une autre partie introduite séparément, à différents niveaux.

La chaleur produite par la combustion du minerai devait ser- vir à entretenir la température de grillage dans la colonne de façon que le minerai retombant à l'extérieur de celle-ci fût complètement grillé.

Ces procédés toutefois n'ont pas donné les résultats industriels qu'on en attendait, notamment à cause de la dif- ficulté de maintenir la température élevée nécessaire à l'ignition de la flamme. Il n'a pas été possible,, jusqu'à présent, d'obtenir la désulfuration complète du minerai pul- vérisé, en une seule opération.

La présente invention, basée sur des essais répétés, permet de surmonter les inconvénients rencontrés jusqu'à présent, et d'entretenir par la seule combustion du soufre- sulfure, une température suffisante pour réaliser le grilla- ge de façon continue pendant un temps indéfini.

Ce résultat est obtenu, suivant l'invention, en injectant sous pression, dans une chambre préalablement chauffée, un mélange de minerai finement pulvérisé et d'air dans une direction sensiblement horizontale, dans des condi- tions telles qu'il se produise une flamme s'épanouissant li- brement en avant et vers le bas.

Il est avantageux de maintenir dans cette chambre une pression légèrement supérieure à la pression atmosphéri- que. De l'air secondaire, convenablement chauffé, est intro- duit sous légère pression en divers points de la longueur du four, en-dessous de la flamme, de sorte que cet air sert non seulement à compléter la combustion mais aussi à supporter la flamme, c'est-à-dire à retarder sa descente, ce qui per-

met aux particules incandescentes de subir une oxydation aussi complète qu'on le désire, avant qu'elles se déposent au fond de la chambre. Le débit d'air secondaire peut être notablement supérieur à celui de l'air primaire.

Le minerai pulvérisé en mélange intime avec l'air primaire est de préférence injecté au moyen d'un brûleur du genre employé pour la combustion du charbon en poussière, qui imprime à la flamme un mouvement de tourbillonnement autour de son axe. La chambre de combustion a, au moins sur une partie importante de sa longueur, une largeur faible par rapport à sa longueur et à sa hauteur, de façon que l'épa- nouissement de la flamme se produise dans un plan vertical entre des parois relativement rapprochées servant de surfa- ces de rayonnement, tandis que la paroi opposée au brûleur est avantageusement disposée de telle façon que la flamme, soutenue par l'air secondaire., tende à tournoyer dans un plan vertical.

Pour obtenir la température initiale nécessaire à la mise en marche du four on fait usage de charbon, mais une fois le minerai enflammé, la température se maintient et la combustion du minerai s'entretient d'elle-même.

On a constaté ce fait surprenant que, traitées dans ces conditions, des blendes contenant par exemple 30 % de soufre-sulfure donnaient lieu à une flamme entretenue, dune longueur de plusieurs mètres, qui, en tournoyant, dépose des particules complètement oxydées. Le produit ainsi obtenu en une seule opération est suffisamment pur pour pouvoir être soumis directement à l'éledtrolyse ou à la réduction.

Le dessin annexé représente à titre d'exemple un four convenant pour le grillage de la blende suivant le pré- A

sent procédé.

Fig. 1 est une coupe verticale suivant l'axe longi- tudinal de ce four.

Figs. 2 et 3 sont des coupes horizontales respecti- vement suivant les lignes II-II et III-III de la Fig. 4.

Figs. 4 et 5 sont des coupes verticales respective- ment suivant les lignes IV-IV et V-V de la Fig. 1.

Fig. 6 est une vue à plus grande échelle des appa- reils d'alimentation d'air et de minerai.

Le four représenté consiste en un massif de maçonne- rie 1 contenant une chambre de combustion 2 relativement étroi- te, mais présentant une longueur et une hauteur de plusieurs mètres. Au sommet de cette chambre débouche la tuyère 3 d'un brûleur du type convenant pour la combustion du poussier de charbon, et dans lequel le minerai, mélangé à de l'air préala- blement chauffé par sa circulation dans les parois du four, est injecté avec de l'air supplémentaire. La paroi interne de la tuyère 3 est munie de nervures hélicoldales afin d'impri- mer un mouvement tourbillonnant au jet de matière pulvérulen- te en suspension dans l'air.

La partie de la chambre 2, où débouche la tuyère 3, forme une niche de dimensions restreintes 2', à partir de la- quelle les dimensions de la chambre de combustion croissent légèrement en largeur et rapidement en profondeur. Grâce à cette forme de la chambre, il est possible, tout en mainte- nant une grande concentration de la chaleur à la naissance de la flamme, de permettre à celle-ci de s'épanouir en avant et vers le bas sans rencontrer d'obstacle avant que les par- ticules incandescentes soient complètement oxydées.

Dans l'exemple considéré, le minerai préalablement

broyé., est chargé dans une trémie 4 et conduit à un broyeur rotatif 5 destiné à parfaire sa pulvérisation et à brasser la poussière dans de l'air de manière à réaliser une suspen- sion du minerai dans l'air.

Une prise d'air 6 (Figs. 2 et 5) communique, par un carneau 7 ménagé dans la cloison 8 formant la paroi de fond de la chambre de combustion, avec un carneau 9 prolongé par un tuyau 10.

Une partie de l'air chaud du tuyau 10 est menée par un tuyau 11 (Fig. 6) au broyeur-mélangeur 5. La poudre de mi- nerai en suspension dans l'air chaud est aspirée à travers un séparateur à chicqnes 12 par un ventilateur 13 qui refoule le mélange sous pression par le conduit 14 et la tuyère 3 dans la chambre de combustion.

Le restant de l'air chaud est conduit par le tuyau 10 à un second ventilateur 15 qui en chasse une partie par un- tuyau 16 qui se divise en deux branches 16' débouchant dans l'extrémité de la tuyère 3. L'autre partie de l'air chaud souf- flé par le ventilateur 15 est envoyé par des tuyaux 17 dans , des carneaux longitudinaux 18 du four et alimente les bouches ' d'air secondaire 19 distribuées le long de la chambre de com- bustion, de préférence à la partie inférieure de celle-ci. Le débit de chacune de ces bouches peut être réglé par une vanne.

20 est un foyer supplémentaire qui peut être prévu pour le chauffage préalable du four en vue de sa mise en mar- che. Celle-ci peut aussi être amorcée en faisant fonctionner le brûleur au charbon jusqu'à ce que les parois de la cham- bre de combustion soient portées à une température convenable, par exemple 900 C. A partir de ce moment on peut commencer l'alimentation du minerai.

A sa sortie de la tuyère, le minerai en poudre s'en- flamme et grâce à la forme appropriée de la chambre de combus- tion, la flamme s'épanouit vers le bas en suivant une trajec- toire courbe indiquée par la ligne 21 et tournoie, tout en étant supportée par l'arrivée continue d'air secondaire, tan- dis que la combustion se complète. Le produit grillé se dé- posant sur le fond peut être retiré périodiquement par des portes 22 ou de toute autre manière. Les gaz sulfureux s'é- chappent par les carneaux 23, 24 et peuvent être directement utilisés pour la fabrication d'acide sulfurique.

Les poussiè- res qu'ils entraînent se déposent dans les carneaux 23, 24 qui peuvent éventuellement être munis de bouches d'air chaud 25 branchées, comme les bouches 19, sur les carneaux 18, afin d'assurer également la combustion complète de ces poussières.

Des regards 26 sont normalement obturés par des portes 27 soigneusement lutées.

EXEMPLE -------------
De la blende de Burina de la composition suivante: Zn : 51 % - Pb : 5.85 % - S: 30.91 ; - Ag: 281 gr.

Fe : 5.19 % - A1203: 1.37 % - Cd: 0.22 % - SiO2: 3.12 % CaO: 0.33 % - Mg : 0.22 % - Cu: 0. 57 % - As: 0.73 % a été pulvérisée, passée au tamis de 1 à 1.5 mm. et chargée dans la trémie d'un four tel que représenté sur le dessin, les dimensions de la chambre étant: Hauteur 5m, longueur au ni- veau de la tuyère 5,50m, longueur au niveau de la sole:3,20m, plus grande largeur: 1,40m.

Pour une quantité de minerai de 350 à 360 kg. par heure, le débit de l'air primaire était d'environ 150 m3, et celui de l'air secondaire d'environ 650 ni 3 par heure. La tem- pérature de l'air utilisé (relevée au tuyau 10) était de 100

à 1150C, et la température dans la chambre de combustion a va- rié entre 875 et 9500, restant généralement aux environs de
900 ou un peu au-dessus.

Le minerai grillé est recueilli sous forme d'une pou- dre brun jaunâtre, onctueuse au toucher, d'une teneur en zinc d'environ 60 %, et contenant moins de 1,50 % de soufre. La te- neur en SO2 des gaz sortant du four a varié de 6.5 à 8 %.

L'installation a fonctionné pendant plus de 8 jours sans interruption et peut fonctionner plus longtemps. On cons- tate que le minerai grillé convient excellement pour le trai- tement électrolytique, l'oxyde de zinc étant très facilement soluble tandis que l'oxyde de fer est pratiquement insoluble, sans doute par suite de polymérisation. Il convient également bien pour la réduction, se laissant facilement comprimer et mélanger avec le réductif.

Il est bien entendu que des modifications de cons- tructions peuvent être apportées au four représenté. La tuyère 3 pourrait notamment être située plus bas et légèrement incli- née vers le haut, les mots "dans une direction sensiblement horizontale" appliqués à l'insufflation du minerai n'excluant pas une direction faisant un angle aigu avec l'horizontale.

Les dimensions du four peuvent également être variées, mais il est bon que la longueur et la hauteur soient au moins éga- les,respectivement, à quatre fois et trois fois sa largeur, l'augmentation des dimensions dans le sens longitudinal et le sens vertical ayant une influence favorable.

On peut aussi placer deux ou plusieurs brûleurs côte à côte. Dans ce cas, chaque brûleur débouchant dans une niche telle que 2', les niches successives peuvent être sépa- rées par des cloisons verticales s'avançant dans une chambre de combustion commune et s'étendant par exemple sur le tiers ,ou la moitié de la longueur de cette chambre.

Claims

REVENDICATIONS --------------------------- 1.- Procédé de grillage de minerais sulfurés, notam- ment de blendes, à l'état pulvérisé, par insufflation de mi- nerai en mélange avec de l'air dans une chambre préalablement chauffée, caractérisé en ce que l'insufflation est effectuée sous pression dans une direction sensiblement horizontale et de telle façon qu'il se produise une flamme s'épanouissant librement en avant et vers le bas.

2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'épanouissement de la flamme en avant et vers le bas se fait sans rencontrer d'obstacle jusqu'à ce que les particules incandescentes soient à peu près complètement oxydées.

3.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que de l'air secondaire est injecté dans la chambre en-dessous de la flamme de manière à retarder sa descente.

4.- Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'ait secondaire, préalablement chauffé, est in- troduit en différents points de la longueur de la chambre de combustion.

5.- Procédé suivant la revendication 4; caractérisé en ce que le volume d'air secondaire insufflé est notable- ment supérieur à celui de l'air primaire.

6.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'épanouissement et la descente de la flamme ont lieu entre des parois latérales relativement rapprochées, servant de surfaces de rayonnement.

7.- Procédé suivant la revendication 1? caractérisé en ce que la flamme est sollicitée à tournoyer dans un plan sensiblement vertical. <Desc/Clms Page number 9>

8.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on maintient dans la chambre de combustion une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique.

9. - Procédé suivant la revendication l, caractérisé en ce que l'insufflation du minerai se fait au moyen d'un brûleur, du genre des brûleurs à poussier de charbon, qui imprime à la flamme un mouvement de tourbillonnement autour de son axe.

10.- Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce qu'avant son insufflation le minerai pulvérisé est mis . en suspension dansl'air primaire.

11.- Mode d'exécution du procédé suivant la revendi- cation 1, caractérisé en ce que le minerai insufflé a une grosseur de grains ne dépassant pas en moyenne,! à 1,5 mm.

12.- Four pour l'exécution du procédé suivant les revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la chambre de combustion est longue, haute et étroite, la longueur et la hauteur étant respectivement au moins quatre fois et trois fois plus grandes que la largeur.

13.- Four suivant la revendication 12, caractérisé en ce que la tuyère du brûleur débouche dans un espace de dimensions restreintes à partir duquel la chambre de combus- tion s'évase légèrement dans le sens transversal, et s'évase fortement vers le bas.

14.- Four suivant la revendication 12, caractérisé en ce que des bouches d'introduction d'air secondaire sont réparties le long de la partie inférieure des parois latéra- les de la chambre de combustion.

15. - Four suivant la revendication 12, caractérisé en ce que la sortie des gaz de la chambre de combustion est <Desc/Clms Page number 10> située sensiblement au même niveau que la tuyère d'injection du minerai.

16.- Four suivant la revendication 12, caractérisé en ce que suivant une variante, deux ou plusieurs brûleurs disposés cote à cote, débouchent dans des niches étroites, séparées par des cloisons qui s'avancent dans une chambre de combustion commune, sur une partie de la longueur de celle-ci.

17.- Procédé de grillage de minerais sulfurés, no- tamment de blendes, à l'état pulvérisé, en substance comme décrit ci-dessus.

18.- Four pour le grillage de minerais sulfurés, notamment de blendes, à l'état pulvérisé, en substance tel que décrit ci-dessus, avec référence au dessin annexé.