Brevet FR2115431A1 — publié le 19720707

La présente invention concerne un procédé de fabrication pour la récupération de métaux à partir de leurs minerais. Dans un procédé de séparation, un minerai qui est habituellement préchauffé est mélangé avec un halogénure habituellement 5 du chlorure de sodium et un réducteur comme du charbon, et le mi Bien que l'on pense que plusieurs métaux soient susceptibles de recevoir un procédé de séparation, les minerais de cuivre et de nickel ont un intérêt industriel pour la mise en 15 oeuvre du procédé de l'invention. La réaction de sépsration est habituellement effectuée dans un récipient fermé dans lequel le minerai préchauffé est amené avec les réactifs ou le minerai et les réactifs sont amenés à un récipient dans lequel ils sont chauffés jusqu'à la 20 température de la réaction. L'invention vise un perfectionnement dans un tel procédé de séparation. Dans un procédé de séparation dans lequel un minerai, qui est habituellement préchauffé, est mélangé avec un hélogénure " 25 et un réducteur approprié à une température élevée dans un endroit de séparation, 1.'invention fournit le perfectionnement qui consiste à ajouter de la vapeur d'eau à l'atmosphère dans l'espace de séparation, suivant une quantité suffisante pour accroître la pression partielle du chlorure d'hydrogène dans 30 l'espace à la température de réaction et suivant une mesure suffisante pour supprimer la consommation des ions d'halogénure par les constituants de la gangue. L'effet de l'introduction de vapeur d'eau est d'accroître la pression du chlorure d'hydrogène, le chlorure d'hydrogène 35 étant le gaz actif pour la réaction de séparation. Les pressions supérieures augmentent la vitesse de séparation du métal de sorte que la même réaction peut être terminée avec une durée de rétention plus brève ou que la récupération est augmentée pour le même temps de rétention. COPY 71 42454 2 2115431 Lorsqu'un minerai confient des métaux comme le fer, le calcium et le magnésium qui consomment de 1'halogénure gazeux aux dépens des métaux désirés comme le cuivre et le nickel cette consommation est réduite par l'introduction de vapeur 5 d'eau, car les halogénures de ces métaux sont hydrolysés d'une manière préférentielle par la vapeur d'eau, ce qui conduit à la formation d'une plus grande quantité d'halogénure d'hydrogène libre et notamment de chlore d'hydrogène. A titre de variante, leurs oxydes sont empêchés de consommer du chlorure 10 d'hydrogène par la présence de vapeur d'eau. Il est important de noter que l'augmentation dans la vitesse de la séparation est particulièrement marquée aux températures de séparation inférieures pour un métal donné. Ainsi, avec le procédé de l'invention, la même récupération peut être 15 obtenue aux températures inférieures. Dans une série d'essais, on sépare dans un appareil susceptible de mesurer la pression partielle du chlorure d'hydrogène, un minerai de cuivre à grès intercalé Nchanga en provenance de Zambie. Dans la série d'essais, on prévoit deux grou-20 pes, le groupe (a) à 750°C et le groupe (b) à 800°C. Chaque groupe d'essais comprend des essais parallèles avec admission de vapeur d'eau et sans admission de vapeur d'eau. Les résultats des essais sont indiqués aux fig. 1 et 2. Les pressions partielles du chlorure d'hydrogène sont représentées en traits interrompus sur les deux graphiques des fig. 1 et 2. Etant donné qu'il existe un écoulement de gaz à travers les charges, ceci provoque une diminution après un certain temps, dans les pressions partielles du chlorure d'hydrogène. Dans un système fermé, comme on en utilise dans la pratique, 30 les pressions partielles du chlorure d'hydrogène peuvent même être supérieures à celles indiquées aux dessins et peuvent persister pendant une période de temps considérablement plus longue. Aux fig. 1 et 2, la quantité de vapeur d'eau ajoutée 35 n'est pas représentée. Dans la réalité, les résultats avec 15 % et 15 % de vapeur d'eau par volume de charge de gaz, sont si analogues que les données représentent une moyenne et que seules, des valeurs simples sont représentées. Il y a un déclin rapide dans la pression du chlorure d'hydrogène à 800°C 25 71 42454 3 2115431 une brève période constante dûe au déplacement du gaz et c'est la raison pour laquelle le degré de séparation tend à avoir une valeur nivelée à environ 80 %. Il est évident, à partir des fig. 1 et 2, que les vitesses 5 cinétiques de la séparation sont améliorées par des pressions supérieures du chlorure d'hydrogène. La durée nécessaire pour obtenir un degré donné de transformation est réduite considérablement avec une augmentation dans la pression partielle du chlorure d'hydrogène. L'amélioration dans les vitesses cinéti-10 ques en augmentant la température de 750°C à 800°C est également évidente en faisant une comparaison des fig. 1 et 2. L'examen de la vitesse de séparation en considérant les pentes des courbes indique que la vitesse est approximativement proportionnelle à la pression partielle du chlorure d'hydrogène. 15 Ceci sert à vérifier le postulat mentionné ci-dessus que la réaction de chloruration est l'opération déterminant la vitesse du procédé de séparation du cuivre. Etant donné que la vitesse est améliorée par l'addition de vapeur d'eau, et qu'il n'apparaît pas d'hydrolyse nuisible du chlorure cuivreux, la vapeur 20 d'eau peut seulement être bénéfique pour la séparation du cuivre. Il y a lieu de remarquer que 5 % de coke sont nécessaires pour aine séparation efficace à 750°C alors qu'à 800°C seulement 3 % sont nécessaires. On a établit que des conditions ré-25 ductrices favorisent les vitesses cinétiques de la chloruration et, par conséquent, la vitesse de séparation. Au moyen de son interaction avec le réactif carboné, la vapeur d'eau contribue à fournir des conditions réductrices appropriées qui sont particulièrement désirables et bénéfiques aux températures de sé-30 paration inférieures. Bans le type connu d'appareils de séparation comprenant un lit fluidisé pour chauffer un minerai et une chambre de séparation dans laquelle le minerai déborde du lit et dans laquelle les réactifs sont alimentés, l'invention prévoit que 35 la vapeur d'eau soit injectée dans la chambre de séparation à un niveau en dessous du niveau moyen du minerai dans la chambre en vue de maintenir la teneur de la vapeur d'eau de l'atmosphère du gaz dans la chambre en dessous de 30 % et, de préférence, à la valeur de 15 % ou plus lors de la séparation du cuivre. 71 42454 4 2115431 Dans ce cas, le temps de séjour peut être réduit ou avec le même temps de séjour et la même température, la récupération peut être augmentée. Lors de la séparation de nickel, un taux de concentration optimal différent de vapeur d'eau est nécessaire 5 pour supprimer la séparation du fer et pour réduire la consommation par le fer et le magnésium pour le chlorure disponible. L'hydrolyse du chlorure de magnésium est, du point de vue thermodynamique bien plus favorable que celle du chlorure de nickel au moins jusqu'à la température de 1000°C. Ainsi les pe-10 tites quantités de vapeur d'eau suppriment la chloruration de l'oxyde de magnésium dans un procédé de Séparation de nickel. La réduction par l'hydrogène du chlorure de nickel est une réaction très favorable et rapide. Cette réaction maintient la pression du chlorure de nickel à une valeur basse pendant la 15 séparation, ce qui contrecarre l'effet partiellement nuisible de la vapeur d'eau lors de la séparation. D'autre part, la réduction par l'hydrogène du chlorure de fer Fec^ est moins favorable et comme résultat, une augmentation dans la pression de la vapeur d'eau peut être utilisée comme moyen pour empêcher la 20 chloruration du fer, car l'hydrolyse du chlorure de fer Fec^ est favorisée. Au moyen du gaz à l'eau et de la réaction de déplacement, l'introduction de vapeur d'eau provoque la formation d'hydrogène. Ainsi le rapport Hcl j Hg approprié pour la réduction du chlo-25 rure de nickel ou du chlorure de cuivre est maintenu suivant une plus grande étendue que par l'introduction de chlorure d'hydrogène lui-même. Il y a lieu de noter que le minerai séparé doit être refroidi avant de recevoir un traitement ultérieur. Cette opéra-30 tion peut être facilement réalisée par refroidissement et la vapeur d'eau pendant le refroidissement peut être ensuite utilisée aux fins de l'invention. L'introduction de vapeur d'eau permet d'obtenir l'un des avantages : 35 - d'effectuer le procédé à des températures inférieures pour la même vitesse d'extraction et le même rendement. - d'accroître la récupération à la même température et au même rendement. - d'accroître le rendement à la même température et à la 71 42454 5 2115431 même vitesse de récupération. A la fig. 1 î - SC (%) signifie séparation du cuivre (%) - T : 750° C signifie température 750®C 5 - CS : 0,5 % signifie chlorure de sodium : 0,5 % - C : 5 % signifie coke : 5 % - A : PAV signifie courbe A pas d'additon de vapeur d'eau - B : AV signifie courbe B avec addition de vapeur d'eau - PPAC (mmHg) signifie pression partielle d'acide chlorhydrique 10 (millimètre de mercure) - TE (mn) signifie temps en minute. A la fig. 2 : - SC (%) signifie séparation du cuivre (%) - T : 800°C signifie température 800°C 15 - CS : 0,5 % signifie chlorure de sodium : 0,5 % - C : 5 % signifie coke : 5 % - A : PAV signifie courbe A pas d'addition de vapeur d'eau - B : AV signifie courbe B avec addition de vapeur d'eau - PPAC (mmHg) signifie pression partielle d'acide chlorhydrique 20 (millimètre de mercure) - TE (mn) signifie temps en minute. 1 42454 6 2115431 REVENDICATIONS 1 - Procédé de séparation dans lequel tin minerai qui est habituellement préchauffé, est mélangé avec un halogénure et un réducteur approprié à une température élevée dans un endroit de séparation, caractérisé en ce qu'il consiste à ajouter de la vapeur d'eau à l'atmosphère dans l'endroit de séparation, suivant une quantité suffisante pour augmenter la pression partielle du chlorure d'hydrogène dans l'espace à la température de réaction et suivant une mesure suffisante pour supprimer la consommation des ions halogénure par les constituants de la gangue. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le minerai est un minerai de cuivre. 3 - Procédé suivant la revendication 1t caractérisé en ce que le minerai est un minerai de nickel. 4- - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la quantité de vapeur d'eau est comprise entre 15 et 30 % en poids de la matière traitée. 5 - Procédé d'enrichissement de minerais de cuivre caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser de la vapeur d'eau. 6 - Procédé d'enrichissement de minerais de nickel, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser de la vapeur d'eau.