Brevet FR2165716A1 — publié le 19730810

La présente invention est relative a des perfectionnements au procédé de ségrégation des minerais oxydés de nickel. On sait que, dans ce procédé, on ajoute au minerai à traiter du carbone qui sert de réducteur ainsi qu'un agent chlorurant constitué par un chlorure alcalino-terreux ou alcalin ou un mélange de tels chlorures ou encore par de l'acide chlorhydrique gazeux. Ce mélange est soumis à une température comprise entre 900 et 1.1000C et le nickel, qui était disséminé dans la gangue, vient se rassembler, par volatilisation du chlorure puis par réduction, sur les particules de carbone. C'est cette opération qui est appelée ségrégation. On peut ensuite séparer aisément le nickel, par exemple par flottation ou par séparation magnétique avec des taux d'extraction pouvant aller jusqu1 908. La température est un des facteurs essentiels du traitement par suite de son influence sur les équilibres et sur la cinétique des réactions chimiques. L'emploi d'une haute température présente l'avantage d'accélérer les réactions chimiques, ce qui est un effet général bien connu eh chimie, mais par contre, comporte plusieurs inconvénients sérieux. Un premier effet nocif est que la libération de l'eau résiduelle du minerai est trop rapide, de sorte que la décomposition de l'agent chlorurant, qui en résulte, est trop brutale. Ceci a pour résultat un gaspillage de l'acide chlorhydrique qui est le réactif essentiel de la choruration et de la ségrégation. Un second inconvénient de la haute température est la formation de composes réfractaires du nickel ainsi qae de nickel métallique "réduit en place qui, dans les conditions de l'opération, ne peuvent plus être chlorurés et volatilisés et, par conséquent, ne peuvent plus être ségrégés. Ce phénomène va maintenant être expliqué en détail. La gangue des minerais oxydés de nickel, traités par ségrégation, est principalement composée de serpentine, c'est -dire de silicates de nickel hydratés ot le nickel est disséminé. Au dessus de 800 , lorsque liteau de constitution est éliminée ou presqutéliminée, il se forme progressivement des silicates de magnésie anhydres tels que la forstérite Mg2SiO4 et l'enstatite MgSi03 qui retiennent du nickel sous forme de silicates mixtes de magnésie et de nickel. Ce nickel est très réfractaire aux réactions chimiques et il est retenu d'autant plus énergiquement que le traitement est de plus longue durée et a été réalisé à plus haute température. Sous le nom de "nickel réduit en place" on désigne, par opposition au nickel ségrégé, c'est-à-dire réduit par l'intermédiaire de la phase gazeuse, celui qui a été réduit du stade d'oxyde ou de silicate au stade métal, sans aucune migration, sous l'action des gaz tels que l'oxyde de carbone et l'hydrogène. Ces gaz réducteurs sont produits au contact du carbone sous l'action de l'anhydride carbonique et de la vapeur d'eau, d'une façon d'autant plus énergique que la température est plus élevée. Donc, lorsque les conditions sont mal ajustées, la récupération finale obtenue au cours du traitement est médiocre à haute température, par suite des deux effets précités. Une autre conséquence du choix d'une haute température lors du traitement est l'obtention d'un concentré plus pauvre, ou le rapport du fer au nickel est plus élevé. En effet, la chloruration du fer est favorisée par l'élévation de la température et la teneur en chlorure ferreux des gaz dégagés au cours de la ségrégation est augmentée. Enfin, un dernier effet fâcheux d'une haute température est la production d'un métal de grande finesse qui est relativement difficile å récupérer par séparation magnétique ou par flottation. Le nickel métallique ségrégé résulte de la réduction par l'hydrogène du chlorure de nickel gazeux au voisinage du carbone. Le chlorure de nickel diffuse depuis les grains de minerai où s'effectue la chloruration et lorsqu'il arrive dans l'atmosphère relativement riche en hydrogène qui entoure les grains de carbone, il est réduit. Cette réaction est catalysée par la surface du nickel métallique déjà forme, ce qui permet la croissance du dépôt, mais elle a lieu également par nucléation du nickel métallique dans la phase gazeuse. Lorsque la température est plus élevée et les réactions plus rapides, les concentrations en chlorure de nickel et en hydrogène sont plus grandes et il s'ensuit que le phénomène de nucléation est plus accentué. Une partie du nickel, au lieu de se déposer sur les grains déjà existants, forme de nouveaux grains ultra-fins, ce qui est défavorable comme il a été indiqué plus haut. On voit par ce qui précède que l'emploi des hautes températures, s'il accélère les réactions, présente par contre une série d'inconvénients. Le but de l'invention est d'éviter les inconvénients précités tout en maintenant une vitesse de réaction acceptable. Selon l'invention, on effectue la ségrégation suivant un schéma de température particulier où la réaction débute vers 9000C et se poursuit en température ascendante puis, soit est stabilisée vers 1.000 ou 1.0509C, soit monte jusqu'a 1.1000C. Dans le premier cas, la température doit rester stable suffisamment longtemps pour compléter les réactions. Dans le second cas, les réactions sont généralement terminées lorsque la température atteint 1.1000C. L'évolution de température qui est préconisée peut oestre appliquée avec n'importe quel schéma de ségrégation et dans n'importe quel type de four sans sortir du cadre de l'invention. Si l'agent chlorurant et le carbone sont mélangés au minerai a froid, l'opération de ségrégation débute dès qu'une température suffisante, qui est voisine de 9000C, est atteinte. Si l'agent chlorurant n'est pas mélangé au minerai, la ségrégation ne commence qu'au moment où celui-ci est ajouté et cette addition doit être faite å une température relativement basse, qui est en général comprise entre 700 et 9000C. Les moyens qui peuvent être utilisés pour le chauffage progressif du minerai en cours de réaction sont quelconques et dépendent du type de four utilisé. EXEMPLE I. La comparaison entre une opération de ségrégation å température constante et une opération & température ascendante a été faite au cours de deux séries d'essais de laboratoire en creusets. Le minerai calciné de façon à posséder une teneur en eau résiduelle convenable, et en même temps préréduit par addition de 2.5% de coke en poids avant la calcination, a été additionné de 6% en poids de chlorure calcique et introduit dans un motle pré chauffé à température variable. Dans une première série d'essais, le moufle était a 7000C au départ et on a élevé sa température à 1.0000C en 60 minutes, puis on l'a maintenu pendant une heure à cette température. La charge du creuset a ainsi été portée en 5 minutes a 7000C puis en une heure a 1.0000C. La ségrégation a débuté vers 9000C et s'est poursuivie pendant environ 30 minutes en température ascendante puis pendant 60 minutes a température constante. Dans une seconde série d'essais, le moufle était dès le départ à 1.000ex. On a porté la charge à 1.000 C en 5 minutes puis on l'a maintenu 55 minutes à cette température. Chaque série d'essais a porté sur plusieurs échantillons de minerai de compositions diverses. Les résultats moyens de deux séries de 8 essais ont été reportés sur le tableau N01. T A 3 I E A U N01 ESSAIS DE SEGREGATION EN CREUSETS Coke : 1,8% Chlorure calcique : 6% Série 1 Série 2 Température Température ascendante constante 700 - 10000C 10000C (8 essais) (8 essais) Alimentation - ZNi 1,44 1,44 Concentré n 53,70 34,50 Rejet n 0t224 0,277 Récupération % 85,0 81,5 En comparant les résultats des deux séries d'essais, on remarque que le résultat moyen est meilleur pour la série I qui correspond au traitement selon l'invention. En outre, pour cette série 1, tous les concentrés sont plus riches et tous les rejets, sauf un, sont plus pauvres que pour la série 2. EXEMPLE II. On a effectué deux autres séries d'essais dans les mêmes conditions que dans l'exemple I, mais en partant d'un minerai calciné. Ces essais ont donné les résultats qui sont reproduits au tableau N 2. T A B L E A U No 2 ESSAIS DE SEGREGATION EN CREUSETS Coke : 1,88 Chlorure calcique : 6% Série 1 Série 2 Température Température ascendante constante 700 - 10000C 10000C (6 essais) (6 essais) (2 essais) Alimentation % Ni 1,82 1,71 1,70 Concentré n 37,80 46,70 38,34 Rejet n 0,10 0,22 0,16 Récupération % 94,8 87,2 90,7 On constate, comme dans l'exemple I, que les essais à température ascendante selon l'invention donnent des résultats métallurgiques nettement meilleurs que les autres. Enfin, d'autres essais ont été faits avec introduction au moufle à 9000C et on a obtenu les mêmes résultats qu'avec le moufle a 700 C, ce qui montre que la zone de température où le schéma préconisé est utile, est celle qui va de 900 å 1.000 C où la ségrégation commence. On a, d'autre part, également travaillé avec une température montant continuellement de 700 å l.10O0C et les mêmes résultats favorables ont été obtenus. EXEMPLE ilî. Dans les essais de cet exemple, la dose de chlorure calcique a été réduite de moitié. Les résultats figurent au tableau N 3. On voit qu'il est possible, dans ces conditions, d'obtenir des récupérations de l'ordre de 90% en utilisant le régime de température ascendante selon l'invention, tandis que ce n'est pas le cas lorsque la température est constante. T A 3 L E A U No 3 ESSAIS DE SEGREGATION EN CREUSETS Coke : 18% Chlorure calcique : 3% Température ascendante Température ( C) constante (OC) 700-1000 900-1000 900-1100 1000 1100 Alimentation % Ni 1,80 1,98 1,83 1,76 1,85 Concentré 1I 41,66 36,39 44,71 36!68 39,71 Rejet " 0,17 0,21 0,15 0,29 0,35 Récupération % 90,9 89,9 92,1 84,2 81,8 REVENDICATIONS 1") Procédé perfectionné pour la ségrégation des minerais oxydés de nickel, caractérisé par le fait que l'on introduit le minerai à traiter, mélangé aux réactifs de ségrégation, dans un réacteur porté une température initiale comprise entre 700 et 900 C, puis que l'on élève progressivement la température dudit réacteur jusqu't une température finale comprise entre 1.000 et 1.1000C. 20) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite température initiale est voisine de 900 C. 3') Procédé selon les revendications 1 et 2 prises séparément, caractérisé par le fait que ladite température finale est voisine de 1.1O0'C. 40) Procédé selon les revendications 1 et 2 prises séparément, caractérisé par le fait que ladite température finale est voisine de 1.05OC et que l'on maintient cette température jusqu'S l'achèvement des réactions de ségrégation. 50) Procédé selon les revendications 1 à 4 prises séparément, caractérisé par le fait que lôon mélange à froid le minerai å traiter et lesdits réactifs de ségrégation. 60) Procédé selon les revendications 1 d 4 prises séparément, caractérisé par le fait que l'on calcine le minerai à traiter à une température voisin de 9000C, et on l'introduit dans ledit réacteur en même temps que lesdits réactifs de ségrégation.