Brevet FR2541687A1 — publié le 19840831

Procédé de grillage de minerais ou de concentrés de sulfures mélangés La presente invention concerne le grillage (oxydation) de minerais ou de concentres de sulfures et,plus particulièrement, le grillage de matières premières contenant z la fois du sulfure de zinc et du sulfure de plomb. Le procédé classique de grillage de ces matières pour donner une alimentation en oxydes,destinés à un processus de fusion, consiste à griller une plaque frittée sur une machine à fritter classique Dwight-Lloyd,avec un courant d'air ascendant pour aider a la combustion (voir par exemple 0'Updraughi zine/lead sintering" par R.M. Sellwoed, Mining Journal 1960, 254, 15 avril , 434-435). En utilisant cette technique, les concentrés contenant jusqu'à 25 % en poids de sulfure de plomb peuvent être grillés. Toutefois, il est nécessaire de mettre au point un procédé de grillage pour des concentrés contenant du sulfure de ninc et du sulfure de plomb,qui soit indépendant de cette technique de frittage. On sait que,si ces matières peuvent être transformées par calcination en forme d'oxyde partioulaire, elles peuvent alers être compactées en briquettes qui sont appropriées pour l'alimentation d'un haut fourneau, par exemple par les techniques décrites dans les demandes de brevets britanniques de la demanderesse 1 302 864 et 1 396 609. Une voie pour résoudre ce problème, qui consiste à former des boulettes ayant un noyau en sulfure de plomb et une enve- loppe onm sulfure de zinc, en vue du grillage ultérieur, est indiquée dans la demande de brevet UK de la demanderesse 2 024 792. Cette voie a pour but d'éviter les phases en fusion provoquant l'agglemération des boulettes. Toutefois, il reste encore des problèmes avec une technique de grillage de ce genre et ces problèmes sont même davantage marques quand des concentrés de sulfure de zinc/sulfur de plomb mélanges dgune façon homogène doivent eAtre grillés.Les problèmes sont principalement : (a) perte de plomb par volatilisation (probablement sous forme de sulfure) durant le grillage, (b) élimination incomplète ou insuffisante du soufre des boulettes grillées. Les auteurs de la présente invention ont maintenant découvert qu'en ajoutant des quantités controlees d'oxyde de zinc au sulfure de zinc et/ou au sulfure de plomb à griller, en même temps qu'en utilisant des conditions d1oxydation soigneusement contrôlées, ces problèmes peuvent entre fortement améliorés ou largement surmontés, La présente invention concerne un procédé de grillage d'une matière contenant à la fois du sulfure de zinc et du sulfure de plomb pour obtenir un produit qui contiens des oxydes, consistant à transformer la matière en boulettes ayant un diamètre compris entre 2 et 15 mm, avec l'incorporation d'une quantite d'oxyde de zinc en poudre comprise entre 2 et 20 % en pOids, et à griller ces boulettes dans un gaz contenant de l'oxygène, en QU moins deux stades, le premier ayant lieu à une tempéra- ture plus basse et le second étant effectué à une température plus élevée, De préférence, le premier stade d'oxydation est effectué à 850 -950 C et le second est effectué à 950 -1050 C. De preférence, la quantité d'oxyde de zinc incorporée dans les boulettes est comprise entre 2 % et 10 %,calculés sur le poids des boulettes. De préférence, les boulettes sont formées à partir de concentres mélanges de sulfure de zinc et de sulfure de plomb0 Toutefois, les boulettes peuvent être formées en ayant un noyau pratiquement en sulfure de plomb et une enveloppe prati quement en sulfure de zinc selon la technique décrite dans la demande de brevet UK 2 024 792. De préférence, le gaz contenant de l'oxygène est de l'air ou un gaz du four à calciner contenant S02 et de l'oxygène. De cette façon, on peut obtenir des boulettes grillées contenant moins de d % de soufre résiduel en même temps qu'une volatilisation du plomb atteignant au maximum 25 % (équivalente au procédé de grillage de plaques frittées). La présente invention sera décrite en détail en se référant aux essais expérimentaux ci-après dans lesquels les boulettes "pourvues d'un noyau" et celles mélangées, de ZnS/PbS sont grillées avec et sans addition d'oxyde de zinc. Dans chaque cas, on prépare des boulettes de 5 mm de diamètre à partir de concentré de sulfure de zinc et de concentré de sulfure de plomb (dont les analyses A et B sont mentionnées ci-dessous). L'eau utilisée pour la transformation en boulettes contiens 25 % de lessive sulfitique. Le poids spécifique des boulettes vertes est d'environ 3,0. La perte de poids par séchage à 1200C est de 8 %. Zn Fb Fe S Concentré de sulfure de zinc (A) 51,8 1,3 10,1 32,2 Concentré de sulfure de plomb (B) 8,0 57,4 8,3 20,9 Les charges de boulettes utilisées dans les essais expérimentaux ont les compositions suivantes Charge Type de boulete Additions Pb Zn S 16 pourvue d'un noyau 5% ZnO dans 18,2 39,3 27,1 chaque (Noyan PbS/ concentré Enveloppe ZnS) 18 pourvue d'un noyau sans ZnO 17,5 37,3 28,4 19 mélangée 8% de ZnO 20,4 39,0 25,6 dans le mélange 21 mélangée sans ZnO 17,5 35,7 27,6 Les détails des conditions de grillage sont les suivants Charge 16:boulettes pourvues d'un noyau avec ZnO Température du four 9300C pendant 3 minutes puis 9900C pendant le temps indiqué. Ga 10,8 % de 02, 6,5 Vo de S02, debit 1,562 l/minute Débit d'air t,635 l/minute. Charge 18:boulettes pourvues d'un noyan sans ZnO lempérature du four 9300C pendant 3 minutes puis 985 C pendant la durée mentionnée ci-dessous. Gaz 10,8 Vo de 02, 6,5 % de SO2, débit 1,562 l/minute Débit d'air 1,635 l/minute. Les compositions finales sont indiquées ci-dessous ('a' et 'b' représentent des essais effectués en double). Charge 16 Durée (min) Soufre Plomb Gaz Air (a) (b) (a) (b) 30 10 4,4 5,4 18,3 t6,9 30 20 3,2 1,8 16,8 17,0 30 30 1,4 2,2 1t,9 17,5 30 40 1,2 1,4 16,3 13,2 40 10 2,7 4,4 16,4 16,6 40 20 2,0 2,0 16,5 16,1 40 30 1,7 1,5 17,6 16,1 40 40 1,2 1,1 14,7 15,9 50 10 2,7 2,9 19,5 17,1 50 20 2,4 2,0 17,0 17,0 50 30 1,4 1,3 16,6 16,5 50 40 1,1 1,2 15,6 16,1 Charge 18 Durée (min) Soufre Plomb Gaz Air (a) (b) (a) (b) 30 10 1,4 1,4 12,7 12,8 30 20 1,3 1,2 9,2 12,9 30 30 1,2 1,0 14,1 13,9 30 40 1,9 1,4 14,8 11,2 40 10 1,2 1,5 10,9 15,7 40 20 1,1 1,2 11,1 12,1 40 30 1,1 1,3 15,1 12,9 40 40 1,0 0,8 11,2 7,6 5Q 10 2,1 1,2 11,8 13,3 50 20 1,2 1,4 11,8 13,1 50 30 1,2 1,6 b,8 12,2 50 40 0,9 0,9 11,8 9,3 Quand on compare les résultats ci-dessus, on obtient les effets statistiques suivant, dans lesquels P est la probabilité de l'hypothèse nulle. Taux de soufre Plomb final/ plomb initial Gaz P Air non significatif P ZnO ajouté non significatif P Gaz x ZnO P Air X ZnO P Ceci montre l'effet extrêmement significatif de l'addition de ZnO dans la réduction de la quantité de plomb volatilisé. L'élimination du soufre paraît être affectée défavorablement par les additions d'oxyde de zinc quand la durée de grillage avec de l'air est courte, mais non quand cette durée est plus lengue. Une combinaison des conditions de l'addition d'oxyde de zinc et des conditions de grillage appropriées (telles qu'exprimées dans l'exposé de la présente invention) donne par conséquent à la fois une bonne rétention du plomb et une bonne élimination du soufre. Afin d'illustrer les effets sur l'élimination du soufre et la rétention du plomb dans des essais en continu , on note les nombres suivants Température du four 890 C, montée à 960 C au bout de 40 minutes. Gaz 11,3 % de 02, 6,5 % de SO2 Débit de gaz 1,112 litre/minute Débit d'air 1,0 litre/minute Débit de N2 1,0 litre/minute Peids des boulettes 30 g - charge initiale 10 g puis 10 boulettes toutes les 2 minutes - chargement complété en 20 minutes. Les abréviations utilisées dans le tableau sont les suivantes : WL = perte en % en poids, LWL = perte de plomb en % en poids pendant le grillage, SO2,O2 = composition dosée (en volume) du gaz de grillage obtenu si on suppose que le gaz utilisé pendant le premier stade est recyclé à partir du second stade,et si on exclut la période de l'azote. (En réalité, l'azote n'a pas d'effet sur le grillage). Essai Durée (min) Gaz Air Na S Pb WL LWL SO2 O2 Charge 18 (boulettes pourvues d'un noyau) sans ZnO, plomb initial 17,6% 627 20 90 10 1,1 1996 22,0 13,1 6,6 11,5 Charge 16 (boulettes pourvues d'un noyau) 5 % de ZnO dans les deux, Pb 18.2 % 607 20 90 10 0,9 21,2 16,0 2,2 6,3 11,9 Charge 21 (boulettes mélangées) sans ZnO,plomb initial 17,5 % 617 20 80 10 2,1 14,6 21,3 34,3 6,8 10,7 Charge 19 (boulettes mélangées) 8 % de ZnO,plomb initial 20,4 % 615 20 80 10 0,9 18,7 17,0 23,9 6,8 11,3 Comme on peut le voir d'après les colonnes S et LWL, l'utilisation d'oxyde de zine en des quantités de 5 % et de 8 % permet d'éliminer le soufre jusqu'à une quantité inférieure à 1,0 %, tandis que les pertes de plomb peuvent entre maintenues inférieures à 25 % ou encore plus faibles. REVENDICATIONS 1. Procédé de grillage d'une matiere contenant à la fois du sulfure de zinc et du sulfure de plomb, pour obtenir un produit qui contient des oxydes, caractérisé par le fait qu'il consiste à transformer la matière en boulettes ayant un diamètre compris entre 2 et 15 mm, en incorporant de l'oxyde de zinc en poudre en une quantité comprise entre 2 et 20 Vo en poids, et griller ces boulettes dans un gaz contenant de l'oxygène, en au moins deux stades, le premier étant effectué à une température plus basse et le dernier étant effectué à une température plus élevée. 2. Procédé selon la revendication d, caractérisé par le fait que le premier stade d'oxydation est effectué à 850 -950 C et que le dernier stade d'oxydation est effectué à 950 -1050 C. 3. Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que la teneur en oxyde de zinc des boulettes est comprise entre 2 et 10 % en poids. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les boulettes sont formées à partir de concentrés mélangés de sulfure de zinc et de sulfure de plomb. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les boulettes sont formées en ayant un noyau pratiquement en sulfure de plomb et une enveloppe pratiquement en sulfure de zinc. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le gaz contenant de l'oxygène est de l'air ou un gaz du four à calciner contenant S02 et de l'oxygène.