Brevet FR2447402A1 — publié le 19800822

La présente invention concerne un procédé pour la réduction sélective de laitiers oxydés à faible teneur en cobalt. Elle s'applique aussi bien à des laitiers provenant du traitement de minerais de cobalt à faible teneur (minerais oxydés ou minerais sulfurés préalablement grillés) qu'a des laitiers provenant du traitement de minerais contenant du cobalt à 11 état d'impuretés, tels que certains minerais de cuivre. Dans la plupart des cas, ces laitiers contiennent à côté du cobalt, de petites quantités d'éléments de valeur, tels que cuivre ou nickel, ainsi que d'importantes quantités d'oxyde de fer. I1 est connu de réduire selectivement certains minerais pauvres, par exemple des minerais de nickel, par action d'un réducteur tel que le silicium sous forme de ferrosilicium à 75 %, ou des réducteurs carbonés. Le probleme principal à résoudre réside dans la mise en contact intime d'une petite quantité de réducteur avec l'oxyde à réduire sélectivement dilué dans une masse importante de laitier liquide. Différents procédés ont été proposés pour obtenir cette mise en contact, par exemple des séries de versements successifs d'une poche dans une autre ou la production d'une effervescence par dégagement d'un gaz ou d'une vapeur au sein de la masse réactionnelle. Mais, dans le premier cas, du fait que le dégageant de chaleur produit parla réaction est relativement faible par rapport à la masse des réactifs mis en jeu, on arrive rapidement à une baisse de température telle que les produits deviennent pâteux et ne peuvent plus être versés ou transvasés. Dans le second cas, le dégagement de gaz au sein des réactifs est très difficile à contrôler, et il en résulte souvent une effervescence telle que les produits débordent de la poche et se répandent dans l'atelier. L'objet de la présente invention est un procédé de réduction de lai tiers à faible teneur en cobalt, comprise par exemple entre 0,5 et 3 Z au moyen d'un réducteur solide. Le procédé est caractérisé en ce que le laitier fondu est versé dans une poche à une cadence contrôlée et que le réducteur solide est introduit sous forme divisée, dans le jet de coulée à une cadence correspondant sensiblement à la stoechiométrie de la réaction de réduction par ledit réducteur. I1 est apparu que la granulométrie du réducteur était un facteur essentiel pour la réussite--de l'opération, un réducteur en grains trop gros ne réagissant que lentement et irrégulièrement, alors qu'un réducteur trop finement pulvérisé s'oxyde à l'air plus rapidement qu'il ne réagit sur le laitier. En pratique, la granulométrie optimale se situe dans l'intervalle de 2 à 20 mm, et, de préférence, de 3 à 10 mm. L'introduction du réducteur pulvérisé dans le jet de coulée doit être effectuée avec régularité, et de façon telle que le laitier soit en présence, à tout moment, de la quantité nécessaire - mais non en excès - de réducteur. Ce résultat peut être obtenu en plaçant sur une bascule la poche dans laquelle s'effectue la coulée du laitier, et en pesant également en continu le réducteur que l'on introduit. Un calcul préalable permet de déterminer la cadence de chargement du réducteur, et de l'asservir, par tout dispositif automatique connu, à la vitesse de coulée du laitier. Lorsque l'opération est terminée, on peut, sans que cette phase supplémentaire soit indispensable dans tous les cas, procéder à un ou plusieurs brassages supplémentaires, par versement de poche à poche. Une introduction supplémentaire de réducteur solide peut, si nécessaire, être effectuée lors d'une ou plusieurs de ces opérations de versement. On sait, en effet, qu'aux températures où l'on pratique habituellement les traitements de minerais et de laitiers auxquels s'applique l'invention, c'est-à-dire approximativement dans l'intervalle 1400 - 16000C, le fer peut réduire certains oxydes métalliques, et an particulier les oxydes de cuivre, de nickel et de cobalt. Malgré la variation d'énergie libre relativement faible de ces réactions, il en résulte, malgré tout, une sensible amélioration du rendement, et un meilleur épuisement du laitier. Un versement de poche en poche, en mettant à nouveau en contact intime le métal déjà formé, contenant du fer, et le laitier qui n'est pas totalement épuisé, peut améliorer sensiblement le bilan de l'opération. Par ailleurs, lorsqu'on opère sur des laitiers à faible teneur en cobalt, la masse de métal obtenue est relativement fable par rapport au laitier mis en jeu. Si l'on cherchait à récupérer le métal produit lors d'une seule ope- ration, il en résulterait des pertes relativement ipportantesi et, dans tous les cas, une mauvaise séparation du métal et du laitier dans la lingotière où on les aurait introduits, en raison d'un refroidissement trop rapide du métal, I1 est préférable, dans un tel cas, de répéter plusieurs opérations successives dans la même poche, après avoir éliminé; la plus grande partie du laitier épuisé, et en introduisant une nouvelle quantité de laitier à traiter avec apport simultané, contrôlé, de réducteur dans le jet de coulée, comme on l'a décrit précédez ment. Parmi tous les types de réducteurs théoriquement envisageables, pour la mise en oeuvre de l'invention, il est apparu que les meilleurs résultats étaient obtenus avec des réducteurs à base de silicium, tels que les ferro-silicium, dont la qualité à environ 75 % de silicium est très courante et d'un prix modéré, ainsi que, dans une certaine mesure, avec des réducteurs carbonés. Dans ce dernier cas, cependant, on a constaté que, d'une part, ltexothermicité de la réaction était plus faible et pouvait conduire à une baisse de température du laitier pouvant provoquer des difficultés de décantation et de séparation, du métal et que d'autre part, l'effervescence due au dégagement d'oxyde de carbone pouvait provoquer des projections et des débordements. En pratique, c est donc le ferro-silicium pur, ou en mélanges avec une proportion de réducteur carboné ne dépassant pas 50 %, qui convient le mieux. EXEMPLE Dans une poche de coulée, préalablement préchauffée, on a introduit 5 tonnes de laitier en fusion provenant du traitement de minerai de cuivre cobaltifère, et ayant la composition suivante Co O = 1,37 % (soit 1,08 de Co) Cu O = 1,26 % (soit 1,01 de Cu) Ni O = 0,05 % (soit 0,04 de Ni) Fe O = 23,65 % (soit 18,39 de Fe) Si 02 = 42,28 % = = 10,20 Z MgO = 3,25 Z Ca O = 16,91 Z So 3 = 0,74 Z P20 = 0,21 % Puis, on a préparé une deuxième poche, également préchauffée, que lVon a placée sur le plateau d'une bascule. On a commencé à verser le laitier de la première poche ,dans la deuxième à une cadence d'une tonne par minute. Simultanément, on a introduit, dans le jet-de coulée, du ferro-siticium à 74,5 % de Si, d'une granulométrie de 3 à 10 mm, à la cadence de 12, 3 kg par minute. On a ainsi introduit, au total 61,5 kg de FeSi, de façon à réduire la totalité des oxydes de Co, de Cu et de Ni et environ 40 Z de oxyde de Fe. On a ainsi obtenu 458 kg d'alliage ayant la composition suivante Co = 10,0 Cu = 9,7 Ni = 0,04 Fe = solde Le laitier épuisé ne contenait plus que 0,20 % de Co et 0,15 Z de Cu, soit un taux de récupération de 85 % pour lue cobalt et 88 % pour le cuivre. Puis, on a rejeté la plus grande partie du laitier épuisé, et on a recommencé une nouvelle opération avec introduction simultanée et contrôlée, dans le jet de coulée du ferroesilicium à raisonne 12,3 kg par minute et par tonne de laitier à traiter. Après cinq opérations, on a obtenu 2290 kg d'alliage ayant la composition indiquée ci-dessus, que lton a pu couler en lingotière et laisser refroidir, avec une très bonne séparation du laitier épuisé. REVENDICATIONS 10) Procédé de réduction sélective de laitiers oxydés à faible teneur en cobalt, pouvant également contenir de petites quantités de métaux de valeur tels que cuivre et nickel, à coté de quantités importantes de fer, en vue de récupérer un alliage riche en cobalt, caractérisé en ce que le laitier fondu est versé dans une poche à une cadence contrôlée et qu'un réducteur divisé est introduit dans le jet de coulée du laitier à une cadence correspondant sensiblement à la stoechismétrie de la réaction de réduction par ledit réducteur. 20) Procédé de réduction sélective de laitiers oxydés à faible teneur en cobalt, selon revendication 1, caractérisé en ce que le réducteur est du ferro-silicium, à une granulométrie comprise entre 2 et 20 millimètres, et, de préférence entre 3 et 10 mm. 3 ) Procédé de réduction sélective de laitiers oxydés à faible teneur en cobalt, selon revendication 2, caractérisé en ce qu'une proportion du réducteur silicium, ne dépassant pas 50 Z est remplacée par un réducteur carboné de même granulométrie 4 ) Procédé de réduction sélective de laitiers oxydés à faible teneur en cobalt selon revendication 1 2 ou 3, caractérisé en ce que le laitier épuisé en cobalt est évacué de la poche et en ce que l'onmecommence au moins une réduction sur une nouvelle quantité de laitier fondu dans la même poche. 50) Procédé de réduction sélective de laitiers oxydés à faible teneur en cobalt, selon l'une quelconqsse des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, après introduction du réducteur on procède a au moins un brassage par déversement du contenu de la première poche dans une seconde poche.