Brevet FR2559161A1 — publié le 19850809

La présente invention a pour objet un nouveau pro- cédé de purification d'un plomb impur, souvent appelé "plomb d'oeuvre". Elle a plus particulièrement pour objet un procédé de décuivrage en continu dudit plomb d'oeuvre. Le plomb d'oeuvre est en général élaboré dans un four de réduction tels que les fours appelés "water-jacket", les fours rotatifs ou bien par les procédés ISP (Imperial Smelting Process) et sort de ces fours à une température de 1 000C environ. A cette température, de très nombreux métaux ou métalloïdes sont solubles dans le plomb. Parmi ces métaux, métalloïdes ou composés, on peut citer Cu2S, PbS, Cu, As, Sb, Sn, etc... Il est bien connu dans le domaine de la technique que l'on peut, par refroidissement, obtenir une purification du plomb parce qu'aux alentours de 500-600 C la solubilité de ces éléments ou composés dans le plomb baisse brutalement et un certain nombre de composés solides s'accumulent à la surface. Un écumage permet d'éliminer ces impuretés et d'obtenir un plomb plus pur. Toutefois, ce procédé présente de très nombreux inconvénients car il ne peut être réalisé que d'une manière discontinue. Il se forme en effet à la surface de gros blocs qui sont difficiles à écumer et à en- lever. On obtient même des produits pâteux qui ne permettent aucune récupération automatique. Le problème se présente depuis fort longtemps. On a maintes fois essayé de nouvelles techniques. Parmi cel- les-ci, une seule a été mise en oeuvre à l'échelle indus- trielle à Port Pirie. C'est un procédé qui propose d'établir un gradient de température entre, d'une part, la surface, de manière à maintenir liquide les composés relargués par le plomb, et d'autre part le plomb lui-même, de manière à faci- liter ce relarguage. Ce procédé a permis une purification du plomb en continu mais manque énormément de souplesse puisqu'il con- vient de maintenir les rapports entre le soufre, l'arsenic - 2 - et le cuivre dans une certaine plage tout en maintenant la teneur en arsenic à des niveaux assez bas. Ce procédé n'est donc pas applicable à des minerais qui conduisent à des plombs qui s'écartent de certaines teneurs en cuivre, en soufre et en arsenic. C'est la raison pour laquelle la Demanderesse a cherché à mettre en oeuvre de nouveaux procédés qui permet- tent de fonctionner en continu tout en étant capables d'ac- cepter n'importe quelle teneur en cuivre et en arsenic. Selon la présente invention, ce but a été atteint au.moyen d'un procédé de purification en continu du plomb d'oeuvre par refroidissement, caractérisé par le fait que l'on introduit ledit plomb d'oeuvre liquide dans un bain de plomb métallique liquide thermostaté à une température infé- rieure à environ 500 C et sous agitation et par le fait que l'on récupère les matières pulvérulentes qui s'accumulent à la surface. En effet, on a démontré que lorsque l'on trempe le plomb d'oeuvre brutablement d'une température de 1 000 C une température inférieure à 500 C, on obtient un produit pulvérulent, fluide, non collant, non pâteux et facile à éliminer de la surface du bain de plomb fondu. Il a été montré au cours de l'étude qui a mené à la présente invention que certaines contraintes d'agitation doivent être remplies. Ainsi, l'agitation doit avoir deux composantes, une composante périphérique et une composante radiale ou de convection. Cette dernière, qui correspond au mouvement descendant le long de l'axe de la cuve vers le fonds puis le long du fonds vers la périphérie de la cuve, ensuite vers le haut en longeant les parois et enfin en sur- face du bain de la périphérie vers le centre, est très im- portante pour l'échange de chaleur entre le plomb à purifier et les parois de la cuve et pour le maintien d'un faible gradient de température. L'autre composante, la périphérique, joue égale- ment un rôle dans le maintien d'un faible gradient de tempé- rature car une forte vitesse linéaire périphérique induit des mouvements tourbillonaires, lesquels, par les échanges o - 3 - thermiques qu'ils facilitent entre l'interface plomb-cuve et le plomb situé plus à l'intérieur de ladite cuve assure une certaine homogénéité thermique dans le bain de plomb. On peut obtenir de bons résultats en choisissant une vitesse périphérique comprise entre 0,5 et 5 mètres par seconde. Pour diverses raisons et notamment pour éviter une réoxydation du plomb à la surface du bain la vitesse de la composante de convection au voisinage des parois verticales de la cuve est avantageusement choisie inférieure à la vi- tesse péripherique, de préférence 0,1 à 0,5 fois cette der- nière. La vitesse au voisinage des parois et du fonds de la cuve, issue de la combinaison de ces deux composantes, est telle qu'il y a avantageusement une différence d'au plus 20, de préférence d'au plus 10 C, entre la température de la paroi de la cuve et celle du plomb à 5 centimètres de cette paroi. Ces composantes peuvent être réalisées par exemple avec deux types de mobile d'agitation, la composante de con- vection avec un agitateur turbine dont le diamètre est infé- rieur à la moitié du diamètre de la cuve et la composante périphérique avec un ou plusieurs mobiles à pales sensible- ment verticales. Par ailleurs, il est nécessaire que la température du chaudron soit maintenue de manière très précise a la va- leur choisie, inférieure à 500 C, et il faut que cette régu- lation soit effectuée avec une tolérance inférieure à 20 C. En effet, il convient de ne pas être trop élevé en tempéra- ture, faute de quoi on obtiendrait les produits pâteux évo- qués ci-dessus ou des gros blocs. En outre, il convient d'éviter une solidification du plomb sur les bords. C'est la raison pour laquelle la De- manderesse a été contrainte de concevoir et de mettre en oeuvre un dispositif particulier qui permette une mise en oeuvre aisée dudit procédé. En se reportant à la figure unique, ce dispositif pour purifier le plomb d'oeuvre est caractérisé par le fait qu'il comporte un chaudron 1 entouré d'un isolant 3, un es- pace 2 étant pratiqué entre l'isolant 3 et le chaudron 1 pour permettre à de l'air de circuler dans cet espace, pour refroidir le chaudron ledit air étant injecté au moyen d'une canalisation 4 et évacué par une ouverture annulaire 5 si- tuée à la partie supérieure du chaudron, l'isolant 3 étant recouvert d'un bobinage 6 permettant de chauffer le chaudron par induction. Par ce système on peut passer d'une phase de refroidissement à une phase de réchauffement et réciproquement en moins d'une seconde. De préférence, on choisira comme isolant le pro- duit vendu sous l'appellation commerciale "Microtherme" ou des composés de caractéristiques voisines, dont la caracté- ristique de conductibilité thermique est inférieure à 0,05, de préférence inférieure à 0,03 KCal/m/h/ C, pour une tempé- rature moyenne de 500 C. En fonctionement, ce dispositif permet l'évacua- tion des calories par les parois du chaudron tout en mainte- nant un très faible gradient de température au sein de ce dernier et ce au moyen de la circulation d'air, ou de tout autre fluide convenable, cependant qu'en cas de baisse trop rapide de la température dans le chaudron ou d'un gradient de température entre la paroi extérieure et le bain trop élevé, il est possible d'apporter rapidement une quantité importante de chaleur au moyen dudit bobinage qui fonctionne par induction. Le chaudron doit également être équipé d'un dispo- sitif d'extraction des crasses pulvérulentes. Ce dispositif peut être choisi dans tous les dispositifs déjà connus fonc- tionnant auxdites températures. On peut citer par exemple les aspirateurs pneumatiques, les roues, les pelles... Cette extraction des crasses peut être réalisée de deux manières différentes: soit directement dans le chau- dron de trempe, soit dans une autre cuve placée en série. On peut poursuivre l'affinage du plomb après l'avoir débarassé de ses crasses (parfois désignées par l'anglicisme "dross") en réitérant la même opération à l'aide d'un système identique au premier mais à une température qui est régulée avec précision ( 5 C, de préférence i 2 C) autour d'une valeur choisie entre 320 et - 5 9- 340 C. Cette opération peunt être, dans certains cas, avan- tageusement utilisée avec un apport de composés susceptibles d'engendrer du soufre tels que par exemple la pyrite et le soufre élémentaire lui-même. On peut également réaliser une adjonctin de tout composé susceptible de faire avec le cuivre des insolubles dans le plomb à haut point de fusion, c'est-à-dire à un point de fusion sensiblement supérieur a celui du plomb en cours d'affinage. -6 - 2559161 REVENDICATIONS 1. Procédé de purification en continu du plomb d'oeu- vre par refroidissement, caractérisé par le fait que l'on introduit ledit plomb d'oeuvre liquide dans un chaudron - thermostaté contenant du plomb métallique liquide à une tem- pérature inférieure a environ 500 C et sous agitation et par le fait que l'on récupère les matières pulvérulentes qui s'accumulent à la surface. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'agitation est réalisée de manière que la dif- férence de température entre la paroi de la cuve et le plomb situé à 5 centimètres de la paroi soit inférieure à 20 C. 3. Procédé selon les revendications 1 et 2 prises sé- parément, caractérisé par le fait que l'on mantient la tem- pérature du plomb du chaudron a une valeur fixée à l'avance avec une tolérance inférieure à 20 C. 4. Procédé selon les revendications 1 'à 3 prises sé- parément, ou l'on soumet le plomb ayant subi une première opération de purification à une nouvelle purification, ca- ractérisé par le fait que l'on introduit ledit plomb d'oeu- vre liquide dans un chaudron thermostaté contenant du plomb métallique liquide à une température comprise entre 320 et 340 C (deux chiffres significatifs) et sous agitation et par le fait que l'on récupère les matières pulvérulentes-qui s'accumulent à la surface. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'au cours de la deuxième opération de purification on ajoute des composés susceptibles d'engendrer du soufre. 6. Dispositif pour purifier le plomb d'oeuvre, carac- térisé par le fait qu'il comporte un chaudron 1 entouré d'un isolant 3, un espace 2 étant pratiqué entre l'isolant 3 et le chaudron 1 pour permettre à de l'air de circuler dans cet espace, pour refroidir le chaudron ledit air étant injecté au moyen d'une canalisation 4 et évacué par une ouverture annulaire 5 située à la partie supérieure du chaudron, l'isolant 3 étant recouvert d'un bobinage 6 permettant de chauffer le chaudron par induction. - 7 - 2559161 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ledit isolant est le produit vendu sous l'appellation commerciale "Microtherme". 8. Dispositif selon les revendications 6 et 7 prises séparément, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre un dispositif d'extraction des crasses choisi dans le groupe des aspirateurs pneumatiques, des roues et des pelles. 9. Dispositif selon les revendications 6 à 8 prises séparément, caractérisé par le fait que le chaudron est re- lié à un autre chaudron o la décantation se fait et qui est lui équipé des systèmes d'extraction des crasses.