Brevet FR2002981A1 — publié le 19691107

Ô4746 -1- 2002981 Pour la production de gaz de grillage à partir de matières sulfurées contenant de l'arsenic et/ou de l'antimoine, il est de plus en plus intéressant d'appliquer pour le grillage le procédé à deux étages en couches à mouvement turbulent qui, par 5 rapport aux procédés de grillage classiques dans des fours éta-gés ou tubulaires rotatifs, offre des avantages techniques avec des fraxs de grillage réduits. Selon ce procédé, dans un premier temps, on transforme la matière, par exemple une pyrite contenant de l'arsenic et de l'antimoine, par un prégrillage en pré-10 sence de gaz contenant de l'oxygène, en un produit de grillage intermédiaire consistant essentiellement en sulfure ferreux ou en sulfure ferreux et oxyde ferroso-ferrlque. La teneur en soufre, lié, sous forme de sulfure, du produit de grillage intermédiaire obtenu dans ce premier temps, doit encore être au minimum 15 de 3 %• Par ce mode opératoire, les composés d'arsenic et d'antimoine présents dans la matière à griller sont volatilisés dans le premier temps et peuvent être éliminés de manière connue des gaz de grillage formés dans ce temps. L'achèvement du grillage 20 dans le temps suivant mène à un produit de grillage pratiquement exempt d'arsenic et d'antimoine qui doit éventuellement, par exemple lors de la mise en oeuvre d'une pyrite, encore être soumis à un grillage chlorant et à un lessivage en vue de 11 é-limination de métaux lourds non-ferreux présents et convient 25 pour la transformation métallurgique en fer. Les gaz contenant de l'oxygène pour le prégrillage dans le premier temps et pour le postgrillage dans le deuxième temps sont amenés séparément l'un de l'autre. De même, les gaz de grillage provenant du premier temps sont évacués séparément de 30 ceux provenant du deuxième temps. Pour assurer la stabilité de la couche en mouvement turbulent respective, on a opéré, lors du grillage de matières de granulométne usuelle, c'est-à-dire de celles d'un spectre de grains allant jusqu'à 10 mm, de préférence Jusqu'à 6 mm, tant 35 à l'étage de prégrillage qu'à l'étage de post-grillage avec introduction d'approximativement la même quantité d'air de 2 000 N/m^ de surface de grille/heure. Si l'on transforme, à l'étage de prégrillage, par exemple des pyrites contenant de l'arsenic et de l'antimoine, en produit de grillage intermé-4-0 diaire correspondant à la formule FeS, la capacité de charge 69 04746 -2- 2002981 10 / • 2 du four de prégrillage est de 53,7 tonnes/jour/m de surface de o grille, celle du four de postgrillage de 30,7 toimes/jour/m de surface de grille, c'est-à-dire que la surface de grille de ce dernier four doit être 1,75 fois supérieure à celle du four de prégrillage pour que l'on puisse traiter, au cours d'un temps de même durée, la totalité de la matière obtenue par le prégrillage . Si, par contre, à l'étage de prégrillage, l'on transforme la matière de départ en un mélange de FeS et de Fe^O^, par exemple 50 % du FeS£ en FeS et 50 % du FeS£ en Fe^O^, la capacité de charge du four de prégrillage alimenté par la quantité d'air 3 p indiquée de 2 000 m N/heure/m de surface de grille, n'est que 2 de 29,3 tonnes /jour/m de surface de grille, tandis que le four du deuxième étage est capable d'un rendement de 58,6 ton- 15 2 nés/jour/m de surface de grille. Gela signifie que la surface de grille du four de prégrillage doit être deux fois plus grande que celle du four du deuxième étage, si l'on veut utiliser ce four à plein rendement. Il en résulte dans les deux cas, en ce qui concerne la surface de grille totale des deux fours, une 20 , 2 capacité de 19,6 tonnes de pyrite/jour/m de surface de grille. On a reconnu entre temps qu'en grillant des pyrites fines normales d'un spectre de grains allant jusqu'à 6 mm, on peut, au contraire du four de postgrillage, doubler ou plus que doubler la quantité d'air introduite et par là, la capacité de charge du four de prégrillage, sans mettre en danger la stabilité de la couche en mouvement turbulent ni porter préjudice à la qualité du produit de grillage intermédiaire, en particulier au degré de volatilisation de l'arsenic et de l'antimoine. Cela est naturellement d'une grande importance économique car les dimensions du four de prégrillage peuvent être considérablement réduites et les frais d'investissement de l'installation totale ne dépassent, par conséquent, pas sensiblement ceux d'une installation de grillage en un temps. Si, par exemple lors du grillage de pyrites fines d'un spectre de grains allant jusqu'à 6 mm, l'on augmente la quantité d'air introduite dans le four de prégrillage de 2 000 à 3 2 4 000 m N /heure/m de surface de grille en maintenant l'introduction dans le four de postgrillage de la quantité d'air - re- 3 2 connue optimale - de 2 000 nr N/heure/m de surface de grille, on peut, dans le four de prégrillage, en les transformant en 25 30 35 69 04746 -3- 2002981 FeS comme produit de grillage intermédiaire, effectuer le pré- p grillage de 107,5 tonnes de pyrite/jour/m de surface de grille, et en les transformant en mélange de FeS et de ~Ee^O^ (par exemple 50 % du FeSg en FeS et 50 % du FeS£ en Fe^O^), 58,6 5 tonnes de pyrite/jour/m^ de surface de grille. Le rendement de l'installation, par rapport à la surface de grille totale des prégrillages et des grillages finals, s'élève par conséquent de 19,6, respectivement, à 23,8 et à 29,4 tonnes de pyrite/ p jour/m de surface de grille. 10 Cette augmentation du rendement du four de prégrillage n'est cependant pas possible quand on doit griller des matières d'un spectre de grains allant jusqu'à 100telles qu'elles sont disponibles par exemple sous forme de pyrites de flottation. Pour maintenir une couche turbulente stable, et, par là, aussi 15 une durée de séjour suffisante comme condition préalable d'une volatilisation suffisante des composés d'arsenic et d'antimoine, il faut en effet réduire la quantité d'air introduite à 3 2 l'étage de prégrillage entre 1 200 et 1 500 m N/heure/m de surface de grille. 20 Lorsque dans une installation de grillage de pyrites fines à deux étages, il faut passer, pour des raisons quelconques, temporairement au grillage de pyrites de flottation, cela signifie qu'il faut réduire le rendement de l'étage de prégrilla- -5 2 ge alimenté par exemple par 1 500 m N d'air/heure/m de surfa- 25 ce de grille, dans le cas d'une transformation en FeS comme produit de grillage intermédiaire de 107,5 tonnes à 40,3 tonnes/ p jour/m de surface de grille, dans le cas d'une transformation en FeS + Fe^O^ dans la proportion molaire de 1 : 3 comme produit de grillage intermédiaire de 58,6 tonnes à 22 tonnes/jour/ 30 m de surface de grille. Par rapport à la surface de grille totale des étages de prégrillage et de postgrillage, le rendement de l'installation lors de la mise en oeuvre de pyrite de 5 2 flottation et de l'introduction de 1 500 m N d1 air/heure/m de surface de grille dans le four de prégrillage, tombe, dans le 35 cas de la transformation en FeS comme produit de grillage in-tenmédiaire de 23,8 à 9 tonnes/jour/m de surface de grille totale, dans le cas de la transformation en FeS - Fe^O^dans la proportion molaire de 1 : 3 comme produit de grillage intermédiaire de 29,4 à 11 tonnes/jour/m^ de surface de grille totale. ^0 La surface de grille totale existante ne peut, par conséquent. 69 04746 -4- 2002981 être utilisée qu'à environ 37 à 38 %. Or on a eu la surprise de trouver que la capacité de charge de la couche turbulente à l'étage de postgrillage et la qualité du produit de grillage final sont dans une large mesure in-5 dépendantes du spectre de grains du produit de grillage intermédiaire obtenu à l'étage de prégrillage. Même lors de la mise en oeuvre de pyrite de flottation, on peut par conséquent introduire, dans la couche turbulente de l'étage de postgrillage, une quantité d'air correspondant à une charge de 2 OOO m^ N/heu-10 re/m de surface de grille, de sorte que le rendement du deuxième étage n'est pas affecté par la mise en oeuvre de pyrite de flottation. Ce résultat surprenant permet de maintenir de manière simple et sans nécessité d'effectuer des modifications des diverses 15 parties de l'installation telles que les fours de prégrillage et de postgrillage, le cyclone dépoussiéreur, la chaudière de récupération, l'épuration électrique des gaz etc... le plein rendement de l'installation, même lors de la mise en oeuvre de pyrites de flottation. Dans ce but, on réduit selon l'invention, 20 en maintenant la charge de matière provenant de l'étage de pré- 2 grillage, introduite par m de surface de grille et par heure dans le four de l'étage de postgrillage, la charge introduite dans ce four de matière à griller de la finesse de concentrés de flottation entre 25 et 45 %, de préférence entre 30 et 40 25 de la charge introduite dans le cas de matières à griller d'un spectre de grains allant jusqu'à 10 mm, de préférence jusqu'à 6 mm, et l'on compense cette réduction de charge par un four auxiliaire de prégrillage. On n'a besoin de faire fonctionner ce four auxiliaire de prégrillage qu'au cas où l'on doit gril-30 1er des matières d'une finesse particulière, comme par exemple de la pyrite de flottation, qui entraîneraient, sans ce four auxiliaire, une diminution du rendement de l'installation/ Il est avantageux de donner à ce four auxiliaire des dimensions telles que le produit de grillage intermédiaire, qui s'y 35 forme et est amené au four de postgrillage,conjointement avec le produit de grillage intermédiaire du four de prégrillage proprement dit, assure l'utilisation de la pleine capacité du four de postgrillage. Exemple : Dans un four à couche en mouvement turbulent 40 d'une surface de grille de 2,05 m2, on introduit, par heure, 69 04746 -5- 2002981 5 tonnes de pyrite contenant de l'arsenic et de l'antimoine d'une teneur en soufre de 48 % et d'un spectre de grains de 0 à 6 mm, en amenant au four à travers la grille simultanément 3 8 200 m N d'air/heure. Il se forme un produit de grillage m-5 termédiaire composé essentiellement de sulfure ferreux et d'oxyde lèrroso-feriique dans la proportion molaire de 1 : 3* La chaleur de réaction excédentaire est évacuée par réfrigération indirecte de manière à maintenir dans la couche turbulente une température par exemple de 850 à 900°C qui est inférieure au point 10 de ramollissement du produit de grillage intermédiaire. Les composants grossiers du produit de grillage intermédiaire sont évacués directement de la couche turbulente. L'évacuation est réglée de manière que la hauteur de la couche turbulente soit par exemple d'environ 1 m. Les fractions fines du produit de 15 grillage intermédiaire quittent le four conjointement avec les gaz de grillage formés et en sont séparées dans un cyclone chauffant monté en aval. La matière sortie de la couche turbulente et la poussière du cyclone sont amenées dans un four à couche en mouvement turbulent pour le postgrillage. Dans ce four, compor-20 tant une surface de grille de 2,05 m et alimenté en air à raison de 4 100 m^ N / heure, le produit de grillage intermédiaire est transformé par grillage en oxyde ferrique. On évacue par réfrigération indirecte la chaleur de réaction excédentaire de manière à maintenir dans la couche turbulente une température 25 de par exemple 750 à 800°C. La matière grossière est évacuée de la couche turbulente, l'évacuation étant réglée de telle sorte que la hauteur de la couche soit par exemple de 1 m. La matière fine sortie avec les gaz de grillage est récupérée dans l'épuration des gaz montée en aval. 30 Lorsque, au lieu de pyrite contenant 48 % de S et d'un spectre de grains de 0 à 6 mm, l'on veut griller une pyrite de flottation comportant 48 % de S et un spectre de grains de 0 à 100 jljL , on réduit la charge du four à couche turbulente de l'étage de prégrillage de 5 à 1,88 tonne/heure et, en même temps, 35 l'introduction d'air de 8 200 à 3 075 ^ K/heure..Simultanément, on fait fonctionner un four auxiliaire de prégrillage chauffé au préalable à une température d'environ 700 à 800°C dont la couche consiste d'abord en matière inerte, par exemple en cendres de pyrite tamisées. Dans ce four, d'une surface de p 40 grille de 3,42 m , on introduit, par heure, 3,13 tonnes de 69 04746 -6- 2002981 5 pyrite de flottation et 5 125 m N d'air. La matière sortie des couches turbulentes du four de prégrillage et du four auxiliaire de prégrillage consiste en sulfure ferreux et oxyde fbrroso-ferrique dans la proportion molaire de 1 : 5 et est introduite 5 dans le four à couche turbulente pour le postgrillage. Les gaz de grillage provenant du four de prégrillage et du four auxiliaire de prégrillage sont amenés à un cyclone chauffant monté en aval du four de prégrillage. La poussière consistant en sulfure ferreux et oxyde ferroso-fer r ique dans la proportion molaire 10 de 1 : 3 qui s'y sépare est également introduite dans le four à couche turbulente pour le postgrillage où s'achève la transformation par grillage en Fe20^. De cette manière la capacité totale de l'installation ne subit aucune modification. 69 04746 -7- 2002981 R_E_ V_ D_ I_ C_ A_ T_ I_ 0 _ W Procédé de production de gaz contenant de l'anhydride sulfureux, par grillage étagé de matières sulfurées contenant de l'arsenic et/ou de l'antimoine, en particulier de pyrites, à 5 l'aide de gaz contenant de l'oxygène en couches en mouvement turbulent avec amenées séparées l'une de l'autre des gaz contenant de l'oxygène pour le prégrillage au premier étage et pour le postgrillage au deuxième étage et avec sorties séparées l'une de l'autre des gaz de grillage de l'étage de prégrillage et 10 de l'étage de postgrillage, caractérisé en ce qu'en maintenant la charge de matière provenant de l'étage de prégrillage intro-2 duite par m de surface de grille et par heure dans le four de l'étage de postgrillage, on réduit la charge du four de l'étage de prégrillage, lors de l'introduction dans ce four de matière 15 à griller de la finesse de concentrés de flottation entre 25 et 40 %, de préférence entre 30 et 40 %, de la charge lors de l'introduction de matière à griller d'un spectre de grains allant jusqu'à 10 mm, de préférence jusqu'à 6 mm, et l'on compense cette réduction de charge par un four auxiliaire de prégril-20 lage.