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Il est connu de griller des minerais sulfurés par semi-smspen- sion dans un courant d'air ou de gaz oxydant,les minerais pouvant être des mi- nerais -en grains naturels ou fabriques par un moyen quelconque d'aggloé- ration et de granulation,ou des minerais en poudre fine. Pour de faire, on utilise une enceinte généralement plus haute que large, à la partie inférieu- re de laquelle pn place un diaphragme perforé à travers lequel on souffle l'air ou le gaz'oxydant.
L'enceinte ayant été portée au préalable à la tem- pérature de réaction, on alimente le minerai cru au-dessus du diaphragme et on règle l'afflux du gaz oxydant à travers le diaphragme de façon à dévelop- per dans la partie de l'enceinte immédiatement au-dessus du diaphragme une vitesse telle que le minerai soit mis dans un état de semi-suspension et d' agitation analogue à l'eau qui bout sans toutefois être entraîné en majeure partie par le courant gazeux en dehors de l'enceinte de grillage.
Le minerai qui s'accumule dans le four est évacué en continu ou discontinu, généralement par débordement, au moyen de sorties ad hoc ménagées dans la paroi latérale de l'enceinte.
Dans les dessins ci-joints, figure 1 représente schématiquement un dispositif connu en l'espèce. Dans cette figure :
1 est l'enceinte, 2 le diaphragme perforé, 3 la boite à vent alimentée sous pression par l'orifice 4 ; 5 est l'orifice de débordement du minéral., 6 un tuyau conduisant par gravité le minerai grillé dans la trémie étanche 7, dont il peut être :retiré par le registre 8. Le chiffre 9 indique l'orifice d'évacuation des gaz de grillage, 10 le conduit d'alimentation en minerai cru, amené par la vis 11 de la trémie 12. La vis 11 est entraînée par le moteur 13.
Ce système présente deux inconvénients importants, quand on 1' applique à du minerai en grains :
1. La matière évacuée représente pratiquement un échantillonnage moyen de la matière en agitation dans l'enceinte 1. Elle contient donc une certaine proortion de grains qui ont séjourné dans l'enceinte un temps trop court pour etre entièrement désulfuré3.
2. La vitesse du gaz oxydant ou air injecté à travers le diaphragme 2 doit être choisie de façon à être suffisante pour maintenir en suspension les grains les plus gros et entraîner le moins possible des grains: les plus fins. Ceci exige un calibrage très serré limitant très fort le différence de calibre entre le grain le plus gros et le grain le moins gros, sous peine soit d'entraînement de quantités inadmissibles de matière avec les gaz de grillage par l'orifice 9, soit d'accumulation des plus gros grains à la partie inférieure du four où ils grillent mal par suite de leur manque de mobilité.
La présente invention a pour objet d'éviter ces inconvénients.
L'invention consiste en ce que la totalité du minerai grillé, hormis la portion de fin très réduite dont on ne peut empêcher l'entrainement par les gaz de grillage, est évacuée par la partie inférieure du four et en ce que l'on crée dans la masse de... minerai soumis au grillage, par la répartition de l'air ou du gaz oxydant nécessaire au grillage en plusieurs fractions injectées à des endroits différents de la matière, une zone dE? turbulence intense séparant dans l'enceinte de grillage deux zones, une zone supérieure où le minerai est en semi-suspension (appelée aussi fluidisation),
et une zone inférieure où les grains de matière sont en repos relatif les uns par rapport aux autres et descendent régulièrement par pesanteur vers un dispositif d'évacuation tandis que leur masse est traversée par un lent courant d'àir ou de gaz oxydant qui parachève le grillage.
Dans la zone de repos relatif des grains, le grillage du minerai est parachevé au moyen d'une ou plusieurs injections supplémentaires d'air ou de gaz oxydant, limitées à un débit total par unité de temps et de section de passage tel qu'il circule à faible vitesse dans les interstices entre les grains de mar tière sans agiter ces derniers, c'est-à-dire sans les mettre en mouvement les
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uns par rapport aux autres ; cet air ou gaz récupère également la chaleur sensible de la matière grillée et la ramène ensuite dans la zone supérieure de grillageo
La zone de turbulence intense peut être constituée par une pluralité d'espace?: convergents-divergents dans lesquels on injecte de l'air ou des gaz oxydants.
L'injection de l'air ou du gaz oxydant dans la dite zone de turbulence intense peut se faire au moyen de barreaux creux perforés immergés dans la masse de minerai et profilés de façon à présenter la section de passage minimum pour la matière approximativement au niveau de l'injection principale du gaz oxydant ou de l'air.
On injecte la masse principale d'air ou de gaz oxydant (air primaire) à travers les perforations des barréaux à une grande vitesse, de l'ordre de 15 à 30 mètres par seconde, de façon que la matière soit maintenue au niveau de l'injection entre les barreaux à l'état de semi-suspension tourbillonnaire avec agitation très violente ; on injecte une petite quantité supplémentaire d'air ou de gaz oxydant (air secondaire) dans la masse de minerai au niveau inférieur des dits barreaux, c'est-à-dire en dessous de la zone de semi-suspension tourbillonnaire, dans la zone de repos relatif des grains les uns par rapport aux autres.
Suivant un autre trait caractéristique de l'invention, on injecte encore de l'air ou des gaz oxydants (air tertiaire) au-dessus de 1' endroit d'évacuation -du minerai de la zone inférieure de l'enceinte, à un niveau substantiellement voisindu niveau d'évacuation.
Le débit total d'air secondaire plus air tertiaire est choisi suffisamment réduit pour que cet air ne provoque pas de déplacements relatifs appréciables des grains de matière les uns par rapport aux autres dans la zone de repos relatif qui s'étend immédiatement en dessous de la zone en semi-suspension tourbillonnaire.
L'air secondaire a comme effet principal, aidé en cela par l' appoint d'air tertiaire, d'achever la combustion du soufre sulfure avant que la matière ne se soit sensiblement refroidie. L'air tertiaire a comme effet principal de récupérer à contre courant la chaleur sensible du minerai grillé et de la ramener dans la zone de réaction tout en empêchant la formation de sulfate s.
Les barreaux creux à l'injection d'air primaire et secondaire peuvent présenter une section affectant la forme de deux triangles accolés par leurs bases.
Dans les dessins ci-joints, figure 2 représente en élévation schématiquement et à titre d'exemple, un mode de réalisation de l'invention convenant particulièrement bien pour le grillage de blende crue (sulfure de zinc impur) fine granulée au préalable par un procédé convenable d'ag- glomération et calibrée par exemple entre 1/2 mm. et 4 mm.
Dans cette figure, 1 représente l'enceinte du four, 2 représentent des barreaux creux, en matériau résistant au feu et, de préférence, bon conducteur de la chaleur, par exemple en acier inoxydable.
Ces barreaux-présentent deux chambres indépendantes,une chambre supérieure 3 qui alimente les tuyères 4 , et une chambre inférieure 5 qui alimente les tuyères ou fentes 6. Toutes les chambres 3 sont connectées avec un tuyau (non figuré) d'alimentation d'air dit primaire sous pression. Toutes les chambres 5 sont connectées avec un second tuyau (non figuré) d'air dit se- condaire également sous pression. 7 est une trémie, de préférence calorifu- gée. 8,8 sont des boites à vent alimentant les tuyères ou fentes 9. Elles sont connectées avec un troisième tuyau (voir figure) d'air dit tertiaire, également sous pression.
10 est une vis doseuse actionnée par un moteur a réducteur a vitesse réglable 11, réglant l'évacuation de la matière grillée de façon à maintenir au niveau 17 la matière en semi-suspension dans la partie supé-
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rieure du four. 12 est une trémie étanche permettant d'accumuler la matière grillée. 13 est une trémie d'alimentation contenant la matière crue, 14 est une via doseuse actionnée par un moteur réducteur à vitesse réglable 18.
15 est le conduit d'alimentation du four à matière crue, réalisé de préfé- rence en métal inoxydable. 16 est l'orifice d'évacuation des gaz de grilla- ge.
Il résulte de la disposition représentée que la totalité d'air tertiaire, air secondaire et air primaire traverse la matière en semi-sus- pension au-dessus des tuyères 4. Le débit total d'air est fixé de façon à obtenir dans sa section du four qui s'étend depuis le niveau supérieur des barreaux jusqu'au niveau 17 la vitesse qui à la température de grillage (pour la blende g 950 à 105000) convient pour maintenir la matière à l'état de semi-suspension avec agitation modérée. Cette vitesse, exprimée pour de 1' air froid et pour la section du four supposé vide de matière, est de l'ordre de 50 cm. par seconde. L'air primaire, injecté sous pression dans les cham- bres3 desbarreaux 2 , représente une quantité de l'ordre de 80% du total.
Les tuyères 4 , régulièrement espacées sur les barrreaux, ont des orifices tels que l'air y prend une vitesse de l'ordre de 15 à 30 mètres/ seconde (calculée pour de l'air froid). Les barreaux 2 ont une forme pris- matique, aussi bien vers le haut que vers le bas, de telle sorte que la sec- tion minimum de passage de la matière entre les barreaux se trouve au niveau destuyères 4. Cette section représente 50 à 70% de la section horizontale totale du four au niveau 17. La distance entre les tuyères primaires 4 et les tuyères secondaires ou fentes 6 est de l'ordre de 30 à 50 cm. La quantité d'air injectée par letuyères ou fentes 6 est de l'ordre de 10 à 15 % de l'air total. La quantité d'air injectée par les tuyères ou fentes 9 est de l'ordre de 10 à 5%.
Les tuyères ou fentes 6 et 9 sont largement proportionnées de façon que l'air en sorte à faible vitesse, de l'ordre de 5 mètres par seconde par exemple, sans provoquer de remous sensibles dens la matièree
Il en résulte que sous le niveau destuyères 4 le débit d'air par unité de section horizontale est largement inférieur à ce qui serait nécessaire pour agiter la matière, La vitesse dans le sens vertical exprimée pour de l'air froid et pour la section horizontale du four supposée vide de matière, ne dépasse pas 10 cm. par seconde.
Les grains de matière sont donc immobiles les uns par rapport aux autres, et la masse descend ré- gulièrement entre les barreaux et dans la trémie 7 au fur et à mesure de l'évacuation par la vis doseuse 10, qui est réglée pour débiter la quantité de blende, ou autre minerai, grillée correspondant à l'apport de blende crue, ou autre minerai, par la vis 14.
Il en résulte que la petite quantité du soufre sulfure encore contenue dans certains grains au moment où ils passent en-dessous du niveau des tuyères 4 est systématiquement brûlée à contre-courant par l'action comburante du total des deux débits d'air soufflés par les tuyères ou fentes 6 et 9, le premier réchauffé par récupération de la chaleur sensible de la matière grillée de la trémie 7 , le second réchauffé par la conductibilité des parois des chambres 5Il peut également être utile, quoique pas indispensable, de préchauffer préalablement par un moyen quel- conque, l'air pénétrant dans les chambres 5 ; par exemple par échange de chaleur avec les gaz de grillage sortant par 16.
L'effet ainsi obtenu de parachèvement du grillage est total.
La teneur en soufre sulfure est ramenée à moins de 0,05% de la teneur en soufre sulfate est pratiquement égale au soufre déjà combiné au calcium et au baryum sous forme de sulfates indécomposables. , le plus, il ne se reforme pas de sulfate de zinc sous le niveau des tuyères 4, la combustion de la petite quantité de sulfure restant dans la matière étant réalisée audessus de 900 C, après quoi le refroidissement subséquent se produit dans un courant d'air pur, exempt de SO2 et SO3.
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D'une autre coté, le débit gazeux réalisé au niveau. des tuyères 4, s'exerçant dans une section fortement redite donne une vitesse par unité de section grandement accrue. De plus, il est animé d'un mouvement de violente turbulence grâce aux tuyères opposées injectant l'air à grande vitesseo Il en résulte que les plus gros grains sont tous soulevés par ce courant accéléré et grillent parfaitement sans que l'on soit obligé d'admettre dans la section du four au-dessus des barreaux une vitesse ascensionnelle de gaz telle qu'elle entraînerait vers la sortie 16 des quantités inadmissibles de matièreo La pratique montre que, dans les donditions décrites ciavant, on peut obtenir que 95% et plus de la matière grillée s'évacue par le dessous,
tandis que 5% ou moins de la matière grillée sont entraînés, parce que trop fine, avec les gaz de grillage.
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It is known to roast sulphide ores by semi-spension in a stream of air or oxidizing gas, the ores being able to be natural grain ores or produced by any means of agglomeration and of granulation, or fine powdered minerals. To do this, an enclosure is used which is generally taller than it is wide, at the lower part of which a perforated diaphragm is placed through which air or the oxidizing gas is blown.
The chamber having previously been brought to the reaction temperature, the raw ore is fed above the diaphragm and the flow of oxidizing gas through the diaphragm is adjusted so as to develop in the part of the diaphragm. enclosure immediately above the diaphragm at a rate such that the ore is brought into a state of semi-suspension and agitation similar to the water which boils without, however, being carried away for the most part by the gas stream outside the fence enclosure.
The ore which accumulates in the furnace is discharged continuously or discontinuously, generally by overflow, by means of ad hoc outlets made in the side wall of the chamber.
In the accompanying drawings, Figure 1 shows schematically a device known in this case. In this figure:
1 is the enclosure, 2 the perforated diaphragm, 3 the wind box supplied under pressure through orifice 4; 5 is the overflow orifice of the mineral., 6 a pipe leading by gravity the roasted ore into the sealed hopper 7, from which it can be: withdrawn through the register 8. The number 9 indicates the orifice for evacuating the gases from wire mesh, 10 the raw ore feed duct, fed by the screw 11 of the hopper 12. The screw 11 is driven by the motor 13.
This system has two important drawbacks when applied to grain ore:
1. The material evacuated represents practically an average sample of the material in agitation in the enclosure 1. It therefore contains a certain proportion of grains which have remained in the enclosure too short a time to be entirely desulfurized3.
2. The speed of the oxidizing gas or air injected through the diaphragm 2 must be chosen in such a way as to be sufficient to maintain the largest grains in suspension and to entrain the least possible of the finest grains. This requires a very tight calibration limiting very much the difference in size between the largest grain and the smallest grain, on pain of either entrainment of inadmissible quantities of material with the roasting gases through orifice 9, or d 'accumulation of larger grains in the lower part of the oven where they grill poorly due to their lack of mobility.
The object of the present invention is to avoid these drawbacks.
The invention consists in that all of the roasted ore, apart from the very small end portion which cannot be prevented from being entrained by the roasting gases, is discharged through the lower part of the furnace and in that one creates in the mass of ... ore subjected to the roasting, by the distribution of the air or the oxidizing gas necessary for the roasting in several fractions injected at different places of the material, a zone of E? intense turbulence separating two zones in the roasting chamber, an upper zone where the ore is in semi-suspension (also called fluidization),
and a lower zone where the grains of material are in relative rest with respect to each other and descend regularly by gravity towards an evacuation device while their mass is crossed by a slow current of air or oxidizing gas which completes the toasting.
In the zone of relative rest of the grains, the roasting of the ore is completed by means of one or more additional injections of air or oxidizing gas, limited to a total flow rate per unit of time and passage section such as circulates at low speed in the interstices between the grains of meat without agitating the latter, that is to say without setting them in motion.
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in relation to each other; this air or gas also recovers the sensible heat of the grilled material and then brings it back to the upper grilling zone.
The zone of intense turbulence can be constituted by a plurality of spaces: converging-diverging in which air or oxidizing gases are injected.
The injection of air or oxidizing gas into the said zone of intense turbulence can be done by means of perforated hollow bars immersed in the mass of ore and profiled so as to present the minimum passage section for the material approximately at the level of the main injection of oxidizing gas or air.
The main mass of air or oxidizing gas (primary air) is injected through the perforations of the bars at a high speed, of the order of 15 to 30 meters per second, so that the material is maintained at the level of the injection between the bars in the state of vortex semi-suspension with very violent agitation; a small additional quantity of air or oxidizing gas (secondary air) is injected into the mass of ore at the lower level of said bars, i.e. below the vortex semi-suspension zone, in the zone of relative rest of the grains with respect to each other.
According to another characteristic feature of the invention, air or oxidizing gases (tertiary air) are further injected above the discharge point of the ore from the lower zone of the enclosure, at a level substantially near the evacuation level.
The total flow of secondary air plus tertiary air is chosen to be sufficiently reduced so that this air does not cause appreciable relative movements of the grains of material with respect to one another in the zone of relative rest which extends immediately below the vortex semi-suspension zone.
The main effect of the secondary air, aided by the addition of tertiary air, is to complete the combustion of the sulfur sulphide before the material has cooled significantly. The main effect of tertiary air is to recover against the current the sensible heat of the roasted ore and bring it back to the reaction zone while preventing the formation of sulphate s.
The hollow bars for the primary and secondary air injection may have a section affecting the shape of two triangles joined by their bases.
In the accompanying drawings, Figure 2 shows in elevation schematically and by way of example, an embodiment of the invention which is particularly suitable for roasting fine raw blende (impure zinc sulfide) granulated beforehand by a process suitable for agglomeration and calibrated for example between 1/2 mm. and 4 mm.
In this figure, 1 represents the enclosure of the oven, 2 represent hollow bars, made of fire-resistant material and, preferably, a good conductor of heat, for example stainless steel.
These bars have two independent chambers, an upper chamber 3 which supplies the nozzles 4, and a lower chamber 5 which supplies the nozzles or slots 6. All the chambers 3 are connected with an air supply pipe (not shown). said primary under pressure. All the chambers 5 are connected with a second pipe (not shown) of said secondary air also under pressure. 7 is a hopper, preferably heat-insulated. 8,8 are wind boxes supplying the nozzles or slots 9. They are connected with a third pipe (see figure) of so-called tertiary air, also under pressure.
10 is a metering screw actuated by an adjustable speed reduction motor 11, regulating the discharge of the toasted material so as to maintain the semi-suspended material at the level 17 in the upper part.
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top of the oven. 12 is a sealed hopper for accumulating the toasted material. 13 is a feed hopper containing the raw material, 14 is a metering via actuated by an adjustable speed reduction motor 18.
15 is the feed duct of the raw material furnace, preferably made of stainless metal. 16 is the grill gas outlet.
It follows from the arrangement shown that all of the tertiary air, secondary air and primary air passes through the material in semi-suspension above the nozzles 4. The total air flow is fixed so as to obtain in its section the oven which extends from the upper level of the bars to level 17 the speed which at the toasting temperature (for the blende g 950 to 105000) is suitable for maintaining the material in the state of semi-suspension with moderate agitation . This speed, expressed for cold air and for the section of the oven assumed to be empty of material, is of the order of 50 cm. per second. The primary air, injected under pressure into the chambers 3 of the bars 2, represents a quantity of the order of 80% of the total.
The nozzles 4, regularly spaced on the bars, have orifices such that the air takes there a speed of the order of 15 to 30 meters / second (calculated for cold air). The bars 2 have a prismatic shape, both upwards and downwards, so that the minimum section of passage of the material between the bars is at the level of the nozzles 4. This section represents 50 to 70 % of the total horizontal section of the furnace at level 17. The distance between the primary nozzles 4 and the secondary nozzles or slots 6 is of the order of 30 to 50 cm. The quantity of air injected through the nozzles or slots 6 is of the order of 10 to 15% of the total air. The quantity of air injected by the nozzles or slots 9 is of the order of 10 to 5%.
The nozzles or slots 6 and 9 are largely proportioned so that the air leaves at low speed, of the order of 5 meters per second for example, without causing significant eddies in the material.
As a result, below the level of the nozzles 4, the air flow per unit of horizontal section is much lower than what would be necessary to stir the material, The speed in the vertical direction expressed for cold air and for the horizontal section of the oven assumed to be empty of material, does not exceed 10 cm. per second.
The grains of material are therefore stationary with respect to each other, and the mass descends regularly between the bars and in the hopper 7 as the discharge by the metering screw 10, which is adjusted to deliver the quantity. quantity of blende, or other ore, toasted corresponding to the input of raw blende, or other ore, by screw 14.
The result is that the small amount of sulfur sulphide still contained in certain grains when they pass below the level of the nozzles 4 is systematically burned against the current by the oxidizing action of the total of the two air flows blown by the nozzles or slots 6 and 9, the first heated by recovery of the sensible heat of the roasted material of the hopper 7, the second heated by the conductivity of the walls of the chambers 5 It can also be useful, although not essential, to preheat beforehand by whatever means, the air entering the chambers 5; for example by heat exchange with the roasting gases exiting through 16.
The effect thus obtained of finishing the toasting is total.
The sulfur sulphide content is reduced to less than 0.05% of the sulphate sulfur content is practically equal to the sulfur already combined with calcium and barium in the form of indecomposable sulphates. , more, it does not reform of zinc sulphate below the level of the nozzles 4, the combustion of the small quantity of sulphide remaining in the material being carried out above 900 C, after which the subsequent cooling occurs in a stream of clean air, free of SO2 and SO3.
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On the other hand, the gas flow achieved at the level. nozzles 4, acting in a strongly repeated section gives a speed per unit of section greatly increased. In addition, it is animated by a movement of violent turbulence thanks to the opposing nozzles injecting air at high speedo The result is that the largest grains are all lifted by this accelerated current and roast perfectly without having to '' admit in the section of the furnace above the bars an upward gas velocity such that it would lead towards the outlet 16 of inadmissible quantities of matter o Practice shows that, under the conditions described above, it is possible to obtain that 95% and more some toasted material drains from below,
while 5% or less of the roasted material is entrained, because it is too fine, with the roasting gases.