Brevet FR2007550A1 — publié le 19700109

13'"2 1 20075.m Dans le procédé pour la récupération du phosphore, il est d'usage d'obtenir un phosphate en roches par exploitation minière ou par d'autres techniques courantes. Le phosphate en roches est transporté dans un dispositif où il est traité de façon classique 5 pour former une roche de.qualité pour fours, par concassage, broyage, lavage, flottation, etc. Le phosphate en roches est ensuite traité par la chaleur après avoir été chargé dans un four de forme allongée. Le four est habituellement cylindrique; il est monté de manière à être légère-10 ment incliné et on peut le faire tourner. La charge de phosphate en roches est ainsi déplacée par gravité vers la sortie du four tournant. Un dispositif de brûleur, comprenant tin injëcteur fonctionnant sous forfee pression, est disposé à l'extrémité de sortie du four. Le brûleur est disposé de manière à former un certain angle 15 par rapport à l'axe longitudinal du four,, de telle façon que la flamme vienne se heurter au phosphate en roches en mouvement. Une huile de chauffage combustible et de l'air sont mélangés à la manière habituelle et on les fait arriver au brûleur, pour y brûler. Ce traitement transforme le phosphate en roches et le fait passer 20 à l'état semi-solide, le phosphate en roches fond alors pour donner un agrégat de nodules de phosphate en roches. On définit ce traitement du phosphate en roches comme étant un procédé de nodulisaition. Les nodules formés sont transportés dans un four de récupération du phosphore, où ils sont soumis à des températures élevées 25 en présence d'une matière renfermant du carbone. Par ce traitement le phosphore est éliminé des nodules sous forme gazeuse. Le phosphore est ensuite recueilli par des techniques classiques de condensation. La roche ou le laitier restant et exempt de phosphore, est ensuite évacué du four. Il a été constaté, lorsqu'on opère^ 30 avec des fours de récupération classiques à arc, que les noduies que l'on y charge doivent avoir des dimensions uniformes et que leur poids spécifique apparent doit être supérieur à 1,12 kg/dm^. Ainsi, une charge de nodules doit être relativement exempte de quantités importantes de fines. La présence de ces fines provoque 35 des obstructions dans le fonctionnement normal des fours à arc électrique. Dans la mise en pratique du procédé de nodulisation tel qu'il est défini ci-dessus, il a été constaté que la dimension des nodules obtenus varie considérablement. Ainsi que cela se conçoit 40 aisément dans cette technique, ce problème prend une importance 13^02 ........ 2007550 plus considérable quand on utilise une qualité supérieure de phosphate en roches. II. .se forme ainsi une quantité importante de fines en même temps que des nodules relativement gros ou "clinks". Il est. nécessaire de .diminuer la grosseur des plus gros 5 nodules, ce qui forme. encore des fines, e.t.-.il est nécessaire de séparer les fines et de toutes les reçycler dans le four.Cette technique du recyclage des fines.et de la diminution des dimensions a pour conséquence une considérable augmentation- des prix de revient globaux de la fabrication. . . 10 A l'endroit où la flamme heurte le phosphate en roches, il s'accumule sur le garnissage intérieur.du four une couche de phosphate en roches fondu. Du fai.t que la chaleur appliquée sur cette zone est insuffisante, des .parties importantes de cette couche se détachent d'une manière irrégulière et exposent ces 15 parties du revêtement intérieur en briques à l'action des nodules très chauds en déplacement. Ceci provoque de fréquents arrêts de fonctionnement, afin de .remplacer le -revêtement intérieur en raison de l'effet d'érosion des nodules. En outre,-la couche qui ne se détache pas. continue à s'accumuler et.il est nécessaire de 20 procéder à une opération de grattage pour l'enlever. La durée de la reprise pour retrouver un fonctionnement normal après l'opération du grattage, est excessivement longue. Le résultat de la perte de temps due à ces arrêts a également pour conséquence un accroissement des frais de fabrication. 25 On a maintenant découvert que la quantité de fines.formée au cours d'un traitement normal de nodulisation du.phosphate en ..roches peut être sensiblement diminuée ••. On réalise .ceci en mélangeant, de l'oxygène pur au mélange d'air et de combustible , qui est envoyé aux brûleurs pour la combustion- En ajoutant 30 de l'oxygène au mélange d'air et de combustible , la température de la flamme produite par la combustion:est sensiblement t augmentée . Le. contact de cettç flamme ;à; température pl.us élevée et du phosphate,,en. roches , détermine ..jme,.répartitiQïl., de dimensions considérablement p.lus T^nif orme^ d.es. nodules, que;.l ' on re-35 cueille . Cette amélioration, de la répartition des dimensions des nodules diminue la quantité, de fines qu'il est nécessaire de recycler pour la nodulisation, . En outre, , la capacité de . _ production,du four se,trouve accrue en raison de,la température plus élevée ou de l'apport de chaleur fournie aux nodules, qui se 40 traduit nécessairement par une diminution des. besoins en combusti s ad original T 350 2 5 2007550 ble par unité de poids de nodules traités. De plus, la durée d'existence des revêtements intérieurs du four est sensiblement prolongée, en raison de l'amélioration du réglage de la températu re, due à l'utilisation de l'oxygène. 5 L'unique figure annexée est une représentation schématique d'un four de nodulisation du phosphate en roches. Dans la mise en pratique de la présente invention, l'agrégat de phosphate en roches est introduit dans une trémie 14, comme l'indique la flèche 24. Le phosphate en roches tombe par gravité 10 en passant par un conduit ou un autre dispositif de transport 15, qui se prolonge dans le four 1. par une ouverture 16, en passant par une pièce de fermeture 2. Le four 1 est monté de façon à tourner sur des rouleaux 6 et 10, montés respectivement sur des axes 7 et 11» Les pièces 6 et 15 10 engagent le four 1 sur les chemins de roulement 4 et 5. Les étriers 8 et 12 supportent les axes 7 et 11 et ils sont soutenus d'une manière rigide ainsi qu'il est indiqué en 9 et en 15» Le four 1 est animé d'un mouvement de rotation de façon habituelle. 20 Le phosphate en roches qui est introduit dans le four 1 se déplace vers l'extrémité de sortie par gravité, ainsi qu'il est indiqué par la flèche 25. A mesure que le phosphate en roches se déplace vers la pièce de fermeture 3, la flamme de l'injecteur 28 vient frapper le phosphate, comme l'indique la flèche 26. L'in-25 jecteur 18 est alimenté en combustible susceptible de brûler, constitué d'un mélange de combustible, d'air et d'oxygène pur.Une fois les nodules formés, ils tombent par une ouverture 17 comme l'indique la flèche 27, dans un réceptacle ou dans un autre dispositif transporteur 22 et sont évacués en continu, comme le mon->0 tre la flèche 23. Au cours du traitement thermique du phosphate en roches pour former des nodules, du gaz se dégage du phosphate en roches. Ces gaz ont été identifiés comme étant du fluor, de l'anhydride sulfureux, des gaz de silice et des poussières. Il est nécessaire 35 d'évacuer ces gaz du four 1 en mime temps que les gaz de combustion. Bien entendu il se dégage également de l'azote, en raison de la présence dTair au cours de la combustion. Ces gaz sont évacués par la cheminée 20 et transportés par un conduit ou par un autre dispositif indiqué en 21, vers un dispositif de lavage. 40 Ainsi que cela se conçoit aisément dans cette technique, les 69 13502 4 2007550 gaz effluents sont lavés avec de l'eau ou avec d'autres- solvants et ils sont évacués autrement. Ainsi" le liquide à 11 intérieur du dispositif de lavage est fortement acide. Ces acidës qui se forment doivent être neutralisés avant d'être évacués . "Il'est par 5 conséquent nécessaire de leur ajouter des sels neutralisants. Il -a été en pratique constaté que 1^?H du liquide à 11 intérieur du dispositif de lavage varie entre 3,5 et 11,5 environ. Il a été cependant constaté que ce pH varie entre 5,5 et 8,5 environ, lorsqu'on utilise de l'oxygène pour enrichir les composants de 10 la combustion dans le dispositif de brûleur. On ne comprend pas complètement ce degré inattendu de contrôle sur le pH du liquide dans le dispositif de lavage. Cependant on admet en théorie que} du fait qu'on utilise de l'oxygène pur, qui élève la température de la flamme, on obtient une élimination plus constante des gaz 15 qui se trouvent dans les nodules eux mêmes.On peut ainsi conserver un contrôle d'un degré plus élevé pour neutraliser les acides formés dans le dispositif de lavage. On a découvert qu'en pratique la quantité d'oxygène qui doit être ajoutée au mélange de combustible susceptible de brûler peut 20 s'élever jusqu'à 20% environ en volume de l'oxygène nécessaire pour une combustion complète, et que cette quantité est de préférence comprise -entre 1 et 15%.En général, la limite supérieure de l'oxygène que l'on peut introduire dans le mélange de combusti ble susceptible de brûler et l'air est limitée par des considéra-25 tions de température dans le four lui même. Etant donné que la température de la flamme est de 1760°C environ pour un comhusti— ble formé d'huile et d'air et peut atteindre•1927°C environ un combustible formé de gaz naturel et d'air,la quantité d'oxygè- -ne ajoutée ne doit pas dépasser celle qui est nécessaire pour éle JO ver la température de la flaame au dessus de 2760°C.Cette tempéra ture est mesurée à l'endroit où la flamme vient frapper le produit que l'on traite.La température adoptée pour la flamme ne doit pas dépasser la température de fusion du phosphate en roches«Si cette température est dépassée,il ne se forme pas de nodules. 35 En'utilisant de l'oxygène pur comme on l'a indiqué pins haut, les nodules ainsi formés-sont de dimensions plus in.'formes et ils ont un poids spécifique apparent plus'élevé, "Z 40 compris entre 0,88 et '0,96 kg /dur . Cependant, en utilisant de BAD ORIGINAL 69 13502 s 2007550 l'oxygène dans le mélange de combustible susceptible de brûler et d'air, la température de la flamme est plus élevée, ce qui donne tin poids spécifique apparent compris entre 1,12 et 1,18 kg/dm?. Lorsqu'on utilise des nodules de poids spécifique apparent plus 5 élevé et qu'on les introduit ensuite dans le four à arc électrique de récupération du phosphore, le rendement de ce dernier est considérablement accru. Le poids spécifique apparent plus élevé est nettement un avantage inattendu, dû au fait qu'on utilise de l'oxygène pur. 10 Les exemples suivants non limitatifs illustrent l'invention: Exemple 1 On introduit pendant plusieurs jours dans un four de nodulisation du phosphate en roches sous forme d'agrégats, en enregistrant Journellement le fonctionnement du four. Le traitement de 15 nodulisation est du type courant, une flamme vient frapper les nodules à l'extrémité de sortie du four, sans utiliser d'oxygène pur avec cette flamme. On calcule ensuite la moyenne des résultats relevés, pour obtenir des résultats globaux pour la bonne marche du traitement. On ajoute ensuite pendant plusieurs jours de l'oxy-20 gène pur au mélange de combustible susceptible de brûler et d'air et on enregistre les résultats. On effectue ensuite la moyenne des résultats sous forme d'essai comparatif. Les résultats de cet essai sont rassemblés ci-dessous : Tableau 1 25 Nombre moyen Moyenne Durée Quantité Quantité Quantité de tonnes fa- de temps moyenne moyenne moyenne moyenne briquées par perdu par de fonc- d'huile d'huile d'oxygène jour jour tionne- utilisée (litres) utilisée ment par (litres) par tonne jour fabriquée (heures) 30 355 4 h 40mn 19,25 15 498 39,7 0 500 27 mn 23,5 6 201 22,3 3* en volume Exemple 2 Au cours du fonctionnement du four comme on l'a exposé dans 35 l'exemple 1, on note la valeur du pH des acides formés dans le dispositif classique de lavage. C'est ainsi que le pH est compris entre 3,5 et 11,5 lorsque les nodules sont formés sans faire appel à de l'oxygène, tandis que ce pH est compris entre 5,5 et 8,5 quand on utilise de l'oxygène. 69 13502 6 2007550 Exemple 3 Au cours du fonctionnement du four pour obtenir des résultats selon l'exemple 1, il a été nécessaire d'enlever au r&cloir un grand ou épais dépôt de phosphate en roches fondu à î'extrémi-5 té de sortie du four, là où la flamme vient heurter les nodules. Lorsqu'on fabrique les nodules sans utiliser d'oxygène, les durées de reprise pour retrouver un fonctionnement normal après un grattage sont de 20 à 27 minutes. Cependant, la durée de la reprise après un grattage, et en utilisant de l'oxygène pur avec le 10 mélange de combustible susceptible de brûler et d'air, est comprise entre 3 et 5 minutes. Exemple 4 Au cours du fonctionnement du four pour obtenir les résultats de l'exemple 1, on mesure le poids spécifique apparent des 15 nodules sans faire appel de l'oxygène et on constate qu'il est en moyenne de 0,9 kg/du?. Cependant, en utilisant de l'oxygène pur avec le mélange de combustible susceptible de brûler et d'air, le poids spécifique, apparent moyen est de 1,18 kg/dm? environ. En outre, la quantité de fines qu'il est nécessaire de recycler 20 dans le four pour les traiter est diminuée de 35# environ quand on utilise de l'oxygène pur. Comme on peut le voir d'après les résultats ci-dessus, le fait d'utiliser de l'oxygène pur augmente nettement la production de nodules, conformément à la présente Invention. Bien que la 25 présente invention ait été décrite en utilisant de l'oxygène pur pour élever la température de la flamme dans le four, il va de soi que d'autres techniques pour élever la température de la flamme sont facilement utilisables avec la présente invention. Les autres procédés pour élever la température, consi^iÈ à utiliser des 30 flammes intensifiées éJatetçiiement et produites dans un brûleur de conception particulière, décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 3 004 137» En principe les brûleurs décrits dans ce brevet donnent une flamme à haute température en utilisant des mélanges de combustible susceptible de brûler et d'air,enrichis 35 avec de l'oxygène pur et par une décharge électrique répartie en travers des flammes. 69 13502 7 2007550 REVENDICATIONS 1 - Un procédé de fabrication de nodules de phosphate à partir d'agrégats de phosphate en roches, consistant à charger le phosphate en roches dans un four tournant; on chauffe le phospha- 5 te en roches au cours de son déplacement dans le four; et à amener une flamme au contact du phosphate en roches pour former des nodules à la sortie du four; ce procédé est caractérisé en ce que comme flamme de nodulisation on utilise une flamme à température plus élevée quçia température de flamme des mélanges ordinaires 10 de combustible susceptible de brûler et d'air. 2 - Un procédé selon la revendication 1, dans lequel on avive les flammes de nodulisation en utilisant de l'oxygène. 3 - Un procédé selon la revendication 2, dans lequel la quantité d'oxygène ajoutée peut s'élever jusqu'à 20# environ en 15 volume de l'oxygène nécessaire pour une combustion complète. 4 - Un procédé selon la revendication 3» dans lequel la quantité d'oxygène ajoutée peut être comprise entre 1 et 15# environ en volume, de l'oxygène nécessaire pour une combustion complète. 20 5 - Un procédé selon la revendication 1, dans lequel on élève la température de la flamme par accroissement électrique. 6 - Un procédé selon la revendication 1, dans lequel la température de la flamme est d'au moins 1927 °C et est inférieure à 2760°C environ.