Brevet FR2128052A1 — publié le 19721020

On sait que la production de métaux à partir de leurs minerais par ségrégation de ces derniers consiste à faire réagir le minerai, à haute température, avec un mélange de carbone et d'un agent chlorurant. Le métal se volatilise sous forme de chlorure et précipite à l'état métallique sur les grains de carbone. Ce métal,qui était disséminé dans le minerai,se trouve concentré en particules discrètes et de haute teneur qui sont aisément recueillies ensuite par séparation magnétique ou par flottation pour donner un concentré très riche en métal. En fait l'extraction de ce dernier atteint 90% lorsque les conditions de traitement sont satisfaisantes. Dans le cas particulier de la production de nickel, la réaction de ségrégation doit avoir lieu vers 1.0000C et l'agent chlorurant peut être un chlorure alcalin ou alcalino-terreux, ou un mélange de tels chlorures. Ce peut être aussi un mélange gazeux contenant du gaz chlorhydrique, ainsi que les Demanderesses l'ont montré dans leur demande de brevet français déposée le 13 octobre 1969 sous le numéro 69-34.967 pour "Perfectionnements apportés au traitement des minerais par le procéde de ségrégation". Ce procédé connu présente l'inconvénient que lorsque l'on ajoute l'agent chlorurant au minerai, lequel est généralement préchauffé à une température voisine de 1.0000C, il se produit un dégagement d'acide chlorhydrique plus rapide que celui qui serait nécessaire pour la chloruration, de sorte qu'une partie notable de cet acide s'échappe dans les gaz et est ainsi gaspillée. En outre, au cours du traitement, la teneur des gaz en oxyde de carbone augmente, ce qui risque de produire une réduction "in situ" à la suite de laquelle le nickel reste fixé dans sa gangue et ne peut plus en être délogé par ségrégation. Un but de la présente invention est de fournir un procédé du type décrit ci-dessus dans lequel la circulation des gaz dégagés par les réactions de ségrégation est plus rationnelle que dans les procédés connus, afin de favoriser la chloruration du minerai et d'éliminer la réduction du nickel "in situ". Un autre but de l'invention est de permettre la réalisation d'un appareillage simple et efficace pour la mise en oeuvre du procédé ainsi perfectionne. Selon l'invention, ces buts, et d'autres qui apparaitront par la suite, sont atteints lorsque la circulation du minerai de nickel à traiter a lieu à co-courant par rapport à celle des gaz de traitement. On sait que l'expression "co-courant" désigne la circulation de deux produits qui se déplacent dans le même sens. On voit que ce procédé se distingue nettement de l'état antérieur de la technique selon lequel ces circulations s'effectuaient à contre-courant. Lorsque le minerai à traiter se présente sous la forme de boulettes ou d'agglomérés, la mise en oeuvre de l'invention se fait de préférence dans un four à cuve muni à sa base de moyens permettant l'aspiration des gaz. Si, au contraire, ce minerai est traité par fluidisation conformément à la solution proposée par la demande de brevet français déposée par les Demanderesses pour un "Procédé et appareillage pour la production de nickel par ségrégation de ses minerais en lit fluidisé le même jour aue la présente demande, le minerai est avantageusement introduit à la base du réacteur de ségrégation en même temps que les réactifs nécessaires, c'est-à-dire le carbone et le ou les agents chlorurants. Dans une variante de ce mode de réalisation, le réac- teur de fluidisation comprend plusieurs lits fluidisés superposés, le minerai étant remonté de l'un à l'autre par des colonnes pneumatiques. Dans une autre variante, on utilise un lit fluidisé unique, plus ou moins expansé, qui se déplace vers le haut, le mouvement étant assisté éventuellement par des constrictions empêchant un reflux du minerai vers le bas. La description qui va suivre et qui ne présente aucun caractère limitatif fera bien comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique. Elle sera précisée par les figures annexées, parmi lesquelles - La figure 1 représente de manière hautement schématique la mise en oeuvre de l'invention dans le cas d'un minerai traité en four à cuve; - La figure 2 concerne le traitement selon l'invention d'un minerai en lit fluidisé dans un premier mode de réalisation; - La figure 3 a trait à l'objet de la figure 2 dans un second mode de réalisation. Sur ces figures, le trajet du minerai a été indiqué en traits pleins et celui des gaz de réaction en traits interrompus. En outre, les organes identiques ou jouant un rôle identique sont désignés par les mêmes repères dans les diverses figures. Le dispositif représenté sur la figure 1 comprend un four à cuve 1 au sommet duquel on introduit en 2 le minerai à traiter qui se présente sous la forme de boulettes ou d'agglomérés préchauffés à une température voisine de I.OOOOC. Ce minerai descendant dans le four 1 au fur et à mesure que la ségrégation a lieu, il faut, selon l'invention, que les gaz dégagés par les réactions puissent se déplacer à co-courant par rapport au minerai. Ceci est réalisé en introduisant les réactifs, c'est-à-dire le carbone et le ou les agents chlorurants au voisinage du sommet du four en 3, la circulation descendante des gaz étant assurée par un dispositif d'aspiration 4 situé à la base du four 1. Le minerai, ainsi traité, quitte ce dernier à son extrémité inférieure en 5. Dans le cas d'un minerai traité en lit fluidisé, on peut utiliser l'appareillage de la figure 2 qui comprend une pluralité de lits fluides superposés. Pour simplifier l'expose, on supposera que le réacteur employé 1 présente seulement un lit inférieur 6a et un lit supérieur 6b. Le minerai y est introduit en 2, en même temps que les réactifs dont la nature a été précisée ci-dessus, et il pénètre dans le lit inférieur 6a. Une colonne pneumatique 7 permet de le faire remonter dans le lit supérieur 6b d'où il est extrait en 8 après ségrégation. De l'air est insufflé en 9 à la partie inférieure de l'appareil pour réaliser la fluidisation. Cet air peut être additionné d'un combustible pour compenser les pertes thermiques par combustion dans la masse, comme décrit dans francais la demande de brevet7priecitee, qui a été déposée le même jour que la présente demande. Les gaz produits sont recueillis en 10 à sa partie supérieure. Dans le même cas, on peut aussi utiliser l'appareillage représenté sur la figure 3 qui représente un réacteur de fluidisation 1 à lit unique plus ou moins expansé et divisé en compartiments placés en série dont trois ont été représentés sous les repères lla, llb et llc. Le minerai et les réactifs sont introduits à sa base en 2 et le minerai traité en est extrait à sa partie supérieure en 8. Les gaz de fluidisation sont injectés à la partie inférieure de ce réacteur en 9 et les produits gazeux de réaction sont recueillis en 10 au sommet de l'appareil. Deux diaphragmes 12 disposés entre les compartiments lla et llb, d'une part, 11b et llc, d'autre part, empêchent le reflux du minerai vers le bas. I1 est clair que dans chacun des cas précités, on peut faire passer les gaz produits dans une installation de traitement, notamment pour en séparer les produits solides qu'ils pourraient contenir et pour récupérer le chlore qu'ils renferment. L'expérience montre que, grâce au procédé selon 1 'in- vention, les réactions de ségrégation ont lieu, à rendement égal, avec un bilan thermique meilleur et une consommation d'agent chlorurant moindre que dans les procédés connus. REVENDICATIONS 1") Procédé de production de métaux par ségrégation de leurs minerais, plus spécialement adapté à la production de nickel, et caractérisé par le fait que la circulation du minerai a lieu dans le même sens que celle des gaz dégagés par les réactions de ségrégation. 20) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit minerai, bouleté ou aggloméré, est traité dans un four à cuve muni de moyens pour aspirer lesdits gaz vers la partie inferieure de ce four. 30) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit minerai est en état de fluidisation, ce minerai et les réactifs de ségrégation étant introduits à la base du réacteur de ségrégation. 4) Procédé selon la revendication 3, caractérise par le fait que ledit réacteur comprend plusieurs lits fluidisés, le minerai étant remonté de l'un à l'autre par des colonnes pneumatiques. 5 ) Procedé selon la revendication 3, caractérise par le fait que le minerai forme un lit fluidisé unique dont le reflux vers le bas est empêché par des moyens de constriction. 6 ) Appareillage permettant la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend un four à cuve muni de moyens pour introduire à son extrémité supérieure le minerai à traiter et les réactifs de ségrégation, et de moyens pour aspirer les gaz produits à sa partie inférieure. 70) Appareillage permettant la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens pour réaliser une pluralité de lits fluides, des colonnes pneumatiques reliant entre eux lesdits lits fluides, des moyens pour introduire le minerai à traiter dans le lit fluide inférieur et des moyens pour extraire le minerai traité du lit supérieur. 80) Appareillage permettant la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens pour réaliser un lit fluidisé unique, des moyens pour introduire le minerai à traiter et les réactifs de ségrégation à la base de l'appareillage, des moyens pour extraire le minerai traité au sommet de cet appareillage et des moyens pour empêcher un reflux du minerai en traitement vers le bas. 9 ) Appareillage selon la revendication 8, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour empêcher le reflux du minerai en traitement vers le bas comprennent des constrictions dudit appareillage.