Brevet FR2213345A1 — publié le 19740802

l'invention concerne la métallurgie des non-Perreux, notamment les procédés de traitement des poussières de-l'industrie du plomb. A l'heure actuelle, il existe une série de procédés pour le traitement des poussières de l'industrie du plomb, par exemple un procédé de traitement hydrométallurgique des poussières de l'industrie du plomb par lessivage à l'acide sulfurique des poussières, grillées ou non. Ce procédé prévoit le lessivage à l'acide sulfurique, l'élimination du fer, de l'arsenic, du cuivre, du plomb des solutions de sulfate, la séparation des métaux dispersés, puis la séparation-du cadmium par précipitation sur zinc. Toutefois, ce procédé ne permet -qu'une faible extraction du cadium (59 % en poids) et n'assure pas l'extraczioen du plomb sous forme de métal pendant le traitement des poussières. Une extraction plus complète du cadmium est obtenue en lessivant des poussières pré-grillées. Toutefois, môme avec pré-grillage, l'extraction du cadium reste faible (près de 75 ); de plus, on observe un étalement de l'arsenic dans les produits du lessivage. le procédé de traitement d es poussières de l'industrie du plomb par pré-sulfata+ion de la poussière granulée, au moyen d'acide sulfurique concentré, suivie du traitement athermique des granules à 300-4000 dans un four à lit fluidisé, est plus efficace. La consommation d'acide sulfurique s'élève à 5Q-100 v du poids de la poussière. Pratiquement tout le zinc, le cadmium le plomb, l'indium, le thallium, le tellure restent dans le produit de sulfatation.Une proportion de 60 à 80 , en poids, du sélénium et de l'arsenic1 et de 90 l'extraction du cadmium sous forme d'éponge s'élève à près de 76 4 en poids, l'extraction du zlnc sous forme de sulfate de zinc s'élève à-55 % en poids, l'extraction de l'indium sous forme de métal s'élève à 39 % en poids, e+ l'extraction du sélénium, à 20-25 % en poids. Après lessivage le plomb' reste dans le résidu insoluble de sulfatation et est renvoyé à la fabrication du plomb.Un tel mode opératoiteprésen+e lui aussi une série d'inconvénients, dont les principaux sont les suivants - grande consommation et pertes irrémédiables d'acide sulfurique avec les résidus plombeux insolubles de la sulfata - le plomb, constituant 50 à 59 - l'arsenic et le sélénium ne sont sublimés qu'en proportion de 60-80 - les métaux rares dispersés obtenus par ce mode opératoire sont très couteux (le coût étant plus élevé de 6 à 8 fois pour le sélénium, de 7 à 5 fois pour le tellure, de 2 fois pour l'indium), aussi leur fabrication à partir des poussières de plomb n'est-elle pas rentable. Dans des usines étrangères de fusion du plomb, où l'an obtent du cadmium à partir de poussières diverses, on applique aussi la sulfatation des poussières par l'acide sulfurique concentré, mais on a observé que l'arsenic et le sélénium s'étalent dans les produits de sulfatation et ne sont extraits qu'à un taux insuffisant. Dans des usines de fabrication du plomb, on fait fondre les poussières dans un four à réverbère avec de la soude et un réducteur. a proportion de plomb extraite en phase métal est de 90-95 g en poids ; le cadmium est sublimé en proportion de 90 % en poids, tandis que le zinc, l'arsenic, les métaux rares et, partiellement, le plomb, passent en scorie sodique. Cette scorie est traitée dans un four où le plomb restant et l'arsenic sont sub i.z-s, ce qui a pour effet d'augmenter la circulaiton de l'arsenic.Le procédé n'a pas reçu d'extension par suite de la grande consommation de soude (jusqu'à 50 % du poids des poussières.),de la formation, dans le four, de croûtes adhérentes constituées par les produits contenant du zinc, et de l'imperfection des unités de fusion employées ( cours à réverbère). En outre, il existe toute une série de procédés de traitement des poussières, qui permettent de résoudre le problème de l'extraction de certains constituants. Certains de cesprocédés présentent de l'intérêt et sont appliqués dans plusieurs usines de pays étrangers. Par exemple, par recyclage des poussières dans la fabrication du plomb on obtient une concentration de cadmium allant jusqu'à7-4 % en poids. Les poussières comprenant un tel pourcentage de cadmium sont retirées aucycle de fabrication du plomb et sont fondues avec un flux quartzeux dans un four à réverbère ; dans ce four la masse principale du cadmium est sublimée et captée dans des filtres à sacs. La poussière secondaire contient jusqu'à 27-% en poids de cadmium.On la mélange à la poussière dè fours à cuve, de façon à obtenir une concentration de cadmium de 11 à 15 % en poids. le mélange est de nouveau fondu et donne des sublimés contenant jusqu a 40 -, en poids, de cadmium. Ces sublimés sont traités par le procédéà-l'acide sulfurique. Dans l'une desdites usines, les poussières de plomb sont retournées au cycle d'agglomération et de fusion jusqu'à ce que le teneur en cadium des poussières de la fusion au four à cuve atteigne 15 à 20 % en poids. Les poussières obtenues sont mélangées à l'acide sulfurique et chauffées dans un four pendant 24 heures jusqu'au rouge sombre. Après sulfatation, le produit est broyé et lessivé au moyen d'un électrolyte épuisé de cadmium. De la sorte, les poussières des usines de plomb sont traitées principalement par des procédés hydrométallurgiques, dont le plus efficace est le procédé de pré-sulfatation à l'acide sulfurique concentré des poussières granulées, dans les fours à lit fluidisé. Toutefois, les indices technico-économiques de ce procédé sont peu élevés. Les faibles indices technico-économiques du traitement des poussières par le mode comprenant une pré-sulfatation a l acide sulfurique concentré s'explique par l'absence d'extraction directe du métal principal des poussières (le plomb), par la faible extraction de cadmium et de zinc-, par l'extraction extremement réduite des éléments rares dispersés, due à leur faible pourcentage dans les poussières de départ, ainsi que par le fait que le procédé est lié à de grandes pertes irrémediables d'acide sulfurique (50 à 90 % du poids des poussières), Pour ces raisons, plusieurs usines étrangères, afin d'accroitre les indices technico-économiques du traitement des poussières, procédent, avant leur sulfatation à l'acide sulfurique concentré ou leur lessivage, à plusieurs recyclages desdites dans la fabrication du plomb, ou bien les soumettent à un traitement séparé par fusion réductrice avec du quartz dans des fours à réverbère. les procédés de recyclages multiples des poussières n'assurent pas, eux non plus, des indices technicoéconomiques élevés, et donnent lieu à des pertes considérables de plomb, de cadmium et de zinc, dues aux recyclages. On connaît aussi un procédé de traitement des poussières de l'industrie du plomb par fusion électrique de ces poussières avec du sulfate de sodium en milieu réducteur, ce qui donne dru plomb métal, des sublimés de cadmium et un bain de thiosels. le bain de thiosels obtenu lors de la fusion électrique est refroidi. Bye produit obtenu est broyé, puis lessivé à l'eau à une température de 40 à 95 %C, avec un rapport liquide/solide de 3/1. Toutefois, ce procédé nécessite beaucoup de travail et son rendement est faible. le but de l'invention est de supprimer les inconvénients énumérés ci-dessus. Il s'agissait donc de créer un procédé de traitement des poussières de l'industrie du plomb, qui permettrait d'obtenir du y omb métal en tant que produit final, de faire passer les constituants précieux des poussières de l'industrie du plomb dans le bain de thiosels, et de concentrer le cadmium en sublimés de cadmium riches. Ia solution consiste en un procédé de traitement des poussières de l'industrie du plomb par fusion électrique de ces poussières avec du sulfate de sodium dans un milieu réducteur, avec obtention de plomb métal, de sublimés de cadmium et d'un bain de thiosels, ledit procédé étant caractérisé, selon l'invention, en ce que le bain de thiosels obtenu est traité avec 10 à 15 partiesen polds, d'une solution aqueuse sulfuro-alcaline de circulation, ui est amenée dans ledit bain à une vitesse et sous une pression assurant l'obtention d'un concentré de zinc à partir du bain de thiosels et le passage en solution des sels rares, en taux faibles et sodiques. Selon l'invention, la solution aqueuse sulfuro-alline de circulation est amenée dans le bain de thiosels à une vitesse de 10 à 20 m/s et sous une pression dt 4 à 8 atmosphères. le procédé faisant l'objet de l'invention permet de réaliser l'extraction directe du plomb sous forme de métal brut et de récupérer le zinc, le sodium, l'arsenic, le sélénium et le tellure dans des composés de thiosels solubles dans l'eau. Ci-dessous est décrit un exemple concret -mais non limitatif mise en oeuvre du procédé proposé. Le procédé comprend une fusion électrique des poussières avec du sulfate de sodium dans un milieu réducteur, à une température du bain de 1000 à 11500C. Les produits de la fusion sont les suivants : plomb brut 48 55 % en poids ; sublimés de cadmium riches (10 à 20 Yc, en poids, de cadmium) 10 à 18 do en poids, et matte-scorie sodique 47 à 55 % du poids. les conditions auxquelles répond la charge sont les suivantes. les poussières de départ traitées peuvent avoir une teneur pondérale en plomb de 20 à 80 d0, en cadmium de 0,5 à 40 W0, en zinc due 10 à 40 -. Le coke employé est d'ordinaire du coke de houille ayant n'importe quelle teneur en cendres ; le sulfate de sodium employé est un sulfate technique naturel, de basse qualité, pollué de sable quartzeux. Après la fusion électrique on soumet le bain detratte-scorie sodique à un traitement hydrométallurgique par explc~icn hydraulique, avec un débit d'eau par rapport au bain égal en moyenne à 10 5/1 parties en poids. La vitesse de dissolution augmente de plusieurs centaines de fois et est de 1 à 2 secondes. Après lavage au cours.du traitement hydrothermique du bain on obtiens un concentré de zinc (45 à 54 % e poids de zinc). les avanages, comparativement aux autres procédés, du procédé au sulfate de sodium pour le traitement des poussières, sont les suivants : extraction directe du plomb jusqu'à 95 à 96 4 en poids, extraction du cadmium en proportion de 90 % en poids (au lieu de 65 à 76 v pour les autres procédés) et du zinc en proportion supérieure à 93 Caractéristiques techniques du procédé Consommation d'énergie électrique 630 kWh par t de poussières Consommation de coke 8 à 10 % du poids de poussières Production unitaire des fours électriques 6,5 + de poussières par m en 24 heures Extraction directe du plomb sous forme de métal 95 Extraction totale du plomb sous forme de métal 97,5 4 en poids Extraction dans le bain de matte-scorie,- Plomb 0,50 zinc 84 cadmium 1 sodium 88 à 90 sélénium 80 tellure 80 arsenic 84 Extraction dans les sublimés de cadmium, cadmium 95 plomb 3,80 zinc 13 sélénium 15 tellure 10 Extraction du cadmium sous forme de métal 9 - Extraction du zinc sous forme de sulfate à partir des sublimés 92% en poids Proportions des produits de fusion par rapport au poids des poussières, % en poids plomb brut 48 à 55 matte-scorie sodique 47 à 60 sublimés de cadmium 8 à 12 Composition des produits de fusion métal brut, do en poids plomb 99,2 zinc 0,10 cadmium 0,02 arsenic 0,08 antimoine 0,15 à 0,20 matte-scorie sodique, % en poids plomb 0,5 à 1 zinc 30 à 38 cadmium 0,05 sélénium 0,1 à 0,2 tellure 0,05 à 0,1 arsenic 0,3 à 0,5 sublimés de cadmium, do en poids cadmium 12 à 18 plomb 20 à 29 zinc 25 à 35 sélénium 0,15 à-0i20 tellure 0,10 à 0,5- arsenic 0,15 à 0,20 Traitement hydrothermique du bain de matte-scorie sodique rapport pondéral eau/bain (10 à 15)/1 extraction du zinc sous forme de concentré 99 Composition du concentré de zinc, % en poids :: zinc 46,5 à 54 plomb 0,8 à 15 soufre 21 à 23 sodium 1,75 à 2,5 arsenic 0,20 à 0,15 le procédé faisant l'objet de l'invention assure l'extraction directe du plomb sous forme de métal brut à un taux supérièur à 95 % en poids, l'extrac.tion du cadmium en sublimés de cadmium à 95 % en poids ou sous forme de cadmium métal à 90 % en poids au lieu des 65 à 76 En outre, le procédé proposé permet une mécanisation et une automatisation poussées du processus, une amélioration des conditions de travail, l'élévation du niveau culturel de la fabrication, l'accrossement de la productivité du travail de 1,5 fois. L'économie résultant de la mise en oeuvre du procédé de l'invention dans une seule usine de plomb de puissance moyenne s'est élevée à 1 million de roubles par an. L'économie indiquée est obtenue grâce à l'extraction directe du plomb sous forme de métal, au fort accroissement de l'extraction du zinc, du-cadmium et des autres métaux, à l'abaissement de la consommation de coke et de fondants, à la réduction des investissements. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, ellIe comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications-qui suivent. R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé de traitement des poussières de l'industrie- du plomb, du type consistant à procédez à une fusion électrique de ces poussières avec du sulfate de sodium dans un milieu réducteur, les produits obtenus étant le lot-- métal, des sublime de cadmium et un bain de thiosels, caractérisé an ce que le bain de thiosels obtenu est traité au moyen de 10 à 15 parties on poids d'une solution aqueuse sulfuro-alcal-ne,qui est amenée dans ledit bain à u-'e vitesse et sous une pression assurant l'obtention d'un concentré de zinc à partir du bain de thiosels et le passage en solution des sels rares, en aux faibles et odique. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la solution aqueuse sulfuro-alcalire est amenée dans le bain de thiosels à une vitesse de 10 à 20 m/s, sous une pression de 4 à 8 atmosphères. 3. Le plomb métal, le zinc, le sodium, l'arsenic, le sélénium, le tellure et le cadmium caractérisés en ce qu'ils sont obtenus par le procédé suivant l'une des revendications 1 et 2.