Brevet FR2530265A1 — publié le 19840120

La présente invention se rapporte à la production de ferroalliages par fusion électrique réductrice de minerais, et a notamment pour objet un procédé de transformation de minerais de nickel oxydés en ferronickel. Le domaine d'application préféré de l'invention est celui des procédés de transformation de minerais maigres, à haute teneur en silice. Les procédés traditionnels de transformation de minerais de nickel oxydés en ferronickel comprennent tout d'abord la formation d'un lit de fusion s'accompagnant d'un grillage du minerai, des agents réducteur et fondant, et ensuite, la fusion de la charge. En tant que réducteur on emploie un réducteur carboné solide quelconque, de préférence de la charbonnaille d'anthracite. En qualité de flux, on a recours à la castine, à la dolomite ou au calcaire dolomitique. La quantité d'agents réducteur et fondant est déterminée en fonction de la composition du minerai. Tout procédé de ce genre peut être considéré comme étant de meme type que celui de la présente invention. Dans tous les procédés connus de ce genre, on ajoute au minerai le réducteur et le flux avant de traiter le minerai dans le four à griller, et on effectue dans ce dernier- une calcination commune de tous les composants de la charge préparée pour la fusion électrique. Lors de cette calcination, deux réactions ont lieu : une réduction partielle des oxydes de métaux et une fixation partielle de la silice libre. Or il est impossible d'établir des conditions convenables pour le déroulement optimal de ces deux réactiors dans un meme four à griller.Ceci tient au fait qu'une décomposition thermique inbanse des flux utilisés, avec dégagement d'une quantité suffisante de chaux fixant chimiquement la silice libre, n'est assurée principalement qu'à des températures supérieures à 10000C. Or, de telles températures provoquent la fusion des composants du minerai, ce qui a pour effet la formation d'échafauds dans le four à griller.D'autre part, des températures de calcination inférieures à celle de décomposition intense du flux font baisser les indices techniques et économiques du procédé de fusion en augmentant les dépenses d'énergie nécecessaires à la décomposition thermique complète de l'agent fondant, en accroissant la consommation d'agent réducteur entrant en réaction avec le gaz carbonique se formant lors de la décomposition thermique du flux, et en provoquant une destruction plus rapide de la voCtte du four à griller et, par conséquent, en conduisant à une baisse du coefficient d'utilisation de celui-ci.Ces circonstances revêtent une importance particulière-en cas de traitement de minerais pauvres, à haute teneur en silice, quiexigent l'addition de quantités relativement grandes d'agent fondant,at}\gErt aumans20% du poids du minerai sec. La présente invention vise donc un procédé de transformation de minerais de nickel oxydés en ferronickel, dans lequel on réaliserait la formation du lit de fusion de manière à assurer les conditions optimales pour la réduction préalable des oxydes de métaux dans le minerai et pour la décomposition thermique de l'agent fondant. Ce but est atteint du fait que le procédé de transformation de minerais de nickel oxydés en ferronickel, du type comprenant la formation d'un lit de fusion s'accompagnant d'une calcination damnerai, d'un réducteur et d'un agent fondant, suivie de la fusion électrique de l'ensemble de la charge, est caractérisé en ce qu'on effectue séparément, d'une part, la calcination du minerai avec l'agent réducteur, et d'autre part, la calcination de l'agent fondant, et qu'on effectue leur mélange avant de les introduire dans le four électrique. Grâce à cette solution, on a la possibilité de créer les conditions optimales tant pour la calcination du minerai avec le réducteur que pour la calcination de l'agent fondant. Or ceci permet de résoudre les problèmes exposés plus haut, quelle que soit la quantité nécessaire d'agent fondant. Il est avantageux d'effectuer la calcination du minerai avec l'agent réducteur et la calcination de l'agent fondant dans des fours à griller à fonctionnement continu travaillant en parallèle, et d'amener d'une façon ininterrompue le flux calciné dans la voie de déchargement du résidu de calcination chaud résultant de la calcination du minerai avec le réducteur. Ceci assure un bon malaxage du résidu de calcination chaud avec l'agent fondant sans consommation d'énergie supplémentaire pour cette opération. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparartront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs. Le procédé de l'invention sera expliqué ici par la description de sa mise en pieuvre expérimentale dans l'industrie pour la transformation de minerais en provenance du gisement Poboujskoi-é en U.R.S.S. Ces minerais ont la composition suivante (% en poids) : nickel 0,9; silice 43,5; fer 22,5; oxyde de magnésium 4,5; bioxyde d'aluminium 4,5; oxyde de calcium 1,5; le reste étant constitué par les impuretés qui accompagnent ordinairement ces composants. On a effectué la transformation de ce minerai en ferronickel. Cette transformation a été réalisée en deux étapes. La première a consisté à préparer le lit de fusion. On a utilisé à cette fin-, en fonctionnement parallèle, deux fours rotatifs tubulaires. Dans l'un de ces fours, dont le rendement était de 1200 t en 24 heures, on a chargé le minerai et l'agent réducteur, dans un rapport en poids de 100:10,5. Le réducteur utilisé était de la charbonnaille d'anthracite qui avait la composition suivante ( en poids): carbone 6,5; cendre 25; le reste se composant de substances volatiles et d'humidité. On a maintenu dans le four un régime thermique assurant la plus grande réduction possible des oxydes de métaux, mais qui, en même temps, excluait la fusion du minerai. Ceci a été obtenu de la manière connue, avec contrôle du régime thermique du four à calciner. Notamment, le maximum de température dans la zone de réduction du four à calciner n'excédait pas 875 C. En même temps, dans le second four rotatif tubulaire,on a procédé au grillage de l'agent fondant, qui était de la castine contenant 52, en poids d'oxyde de carbone chimiquement lié. Le rendement de ce four était de 400 t par jour, de sorte qu'il assurait la formation d'un produit contenant 20% de chaux par rapport au poids du résidu de calcination chaud obtenu dans le premier des deux fours à griller. On a maintenu dans le second four un régime de température assurant la plus grande décomposition. thermique possible d l'agent fondant.La température moyenne dans la zone de calcination de ce four était de 11000C environ, ce qui constituait le régime de température optimal pour la décomposition thermique de l'agent fondant, cette décomposition assurant le dégagement de plus de 70% d'oxyde de calcium libre. La consommatinoesine était égale ici à 40% du poids du résidu de calcination chaud résultant de la calcination du minerai dans le premier four rotatif tubulaire. La castine grillée, qui contenait 70% en poids et plus d'oxyde de calcium libre, était amenée de façon continue dans le silo de déchargement du four qui servait à griller le minerai avec l'agent réducteur. Ainsi était assuré un malaxage continu du résidu de calcination chaud, obtenu dans ce four, avec le produit de calcination de la castine. Après cela, on a chargé dans un four électrique de traitement thermique de minerais le résidu de calcination chaud résultant de la calcination du minerai, mélangé avec les agents réducteur et fondant. On a employé pour la fusion électrique un four électrique de traitement thermique de minerais ayant une puissance installée de 40 MVA. On a effectué la fusion aux régimes ordinaires. A la sortie du laitier, sa température était de 13500C environ, et celle du ferronickel, de 12000C. Dans les Tableaux 1 et 2 ci-dessous sont regroupés les indices comparatifs des produits de la fusion électri que et les paramètres techniques et économiques de ce procédé, obtenus lors de la transformation en ferronickel du minerai décrit plus haut, d'une part par la voie traditionnelle, et d'autre part, par le procédé conforme à l'invention, comme décrit ci-dessus.Ces donées représentent les valeurs moyennes obtenues lors d'un fonctionnement de 25 ours suivantla technologie connue et selon le procédé proposé. TABLEAU I Comparaison des indices technico-économiques des procédés d'obtention de ferro nickel par la voie connue et par le procédé conforme à l'invention. N Valeur selon le règlement Valeur selon le règlement d'orclre Indice technologique du prooédé technologique du procédé connu conforme à l'invention 1 2 3 4 Consommation de réducteur,% en 1 poids par rapport au résidu de calcination chaud 8,15 7,9 Consommation de la castine,% en 2 poids par rapport au résidu de calcination chaud 40,00 40,00 3 Masse de matière Résidu de calcina fondue en t par tion chaud 800 920 jour. Minerai 652 818 Taux de consommation d'énergie 4 électrique,kW par jour et par tonne de minerai 813 694 5 Rendement,t/jour Laitier 736 798 Ferronickel 118 127 6 Température, C Laitier 1400 1350 Ferronickel 1230 1220 TABLEAU 2 Comparaison entre les compositions de la masse fondue lors de l'élaboration de ferronickel par le procédé connu et par le prooédé conform à l'invention,respeotivement. N Composants, Valeur selon le règement Valeur selon le règlement d'ordre % en poids technologique du procédé technologique du procédé connu. conforme à l'invention. 1 2 3 4 nickel 0,06 0,05 fer 8,7 8,5 1 Laitier silice 51,1 52,1 oxyde de calcium 28,4 25,1 oxyde de magnésium 5,5 6,0 nickel 5,2 5,3 Ferro- fer 84,5 85,0 2 silicium 4,2 5,5 nickel chrome 1,8 1,8 carbone 2,1 2,2 Comme le montre le Tableau 1, le procédé conforme à la présente invention permet d'obtenir le ferronickel à partir de minerais de nickel oxydés à haute teneur,en silice avec une consommation d'énergie plus basse que dans le procédé connu.Cette baisse de la consommation d'énergie s'accompagne d'une augmentation de la masse de minerai pouvant autre fondue en un jour. Quant à la consommation de réducteur, elle a baissé elle aussi. Comme le montre le Tableau 2, les compositions du laitier et du produit de la fusion dans le procédé décrit dans l'exemple de réalisation et dans le procédé connu ne diffèrent qu'assez peu. Toute-fois, on peut noter que la mise en oeuvre du procédé selon l'invention a permis une certaine diminution de la teneur enlaitier en nickel et en fer, tandis que dans le produit de la fusion, la teneur en ces éléments s'est accrue. Toutes ces améliorations sont dues au caractère optimal des régimes de calcination du minerai avec le réducteur et de calcination de l'agent fondant, préconisés dans la présente invention. Par ailleurs, comme cela ressort avec évidence de la description détaillée qui précède, aucun équipement spécial ntest nécessaire pour sa réalisation, et le processus lui-même de transformation des minerais de nickel oxydés en ferronickel n'est pas plus compliqué que le processus connu. REVENDICATIONS 1. Procédé de transformation de minerais de nichez oxydés en ferronickel,du type comprenant la préparation dUnlit de fusion, s'accompagnant d'une calcination du minerai et des agents réducteur et fondant, suivie d'une fusion électrique de la charge, caractérisé en ce qu'on effectue séparémen,d'une part, la calcination du minerai avec le réducteur, et d'autre part,la calcination de l'agent fondant, et qu'on réalise le malaxage de ces composants avant de les charger dans le four électrique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on effectue la calcination du minerai avec le réducteur et la calcination de l'agent fondant dans des fours à griller à fonctionnement continu travaillant en parallèle, et qu'on amène de façon continue l'agent fondant calciné dans la voie de déchargement du résidu de calcination chaud résultant de la calcination du minerai avec le réducteur. 3. Ferronickel caractérisé en ce qu'il est obtenu par le procédé faisant l'objet de l'une des revendications 1 et 2.