Brevet FR2625223A1 — publié le 19890630

L'invention a pour objet un procédé pour redire la teneur en cadmium des minerais de phosphate consistant b porter le minerai à une température d'environ 1000 C à 1100 C en un temps très court, inférieur ê 20 secondes, en le mettant en suspension dans un courant de gaz produit par la combustion d'air et d'un combustible dans un four astatique, le minerai ayant été chauffé au préalable par les gaz s'échappant dudit four, a maintenir le minerai à une température sensiblement constante, en atmosphère neutre ou légèrement réductrice pendant io à 3o minutes, pis a refroidir le minerai au moyen d'un courant d'air qui est ensuite utilisé, au moins en partie, comme air de combustion dans le four Suivant le procédé faisant l'objet du brevet 86.i7940 au nom de la demanderesse, le maintien en température du minerai est effectué dans un réacteur a lit fluidité en utilisant comme gaz de fluidisation une fraction des fumées, à faible teneur en oxygène, du four et en y injectant un combustible en quantité égale ou légèrement supérieure à la quantité stoechiométrique nécessaire pour bigler la totalité de l'oxygène contenue dans cette fraction des fumées L'utilisation d'un réacteur à lit fluidisé présente les inconvénients suivants - À cause de la turbulence induite par la fluidisation, la dispersion des temps de séjour est importante et on risque d'avoir a la sortie du réacteur, d'une part, du minerai sur-calciné ayant perdu une grande partie de son aptitude à l'attaque sulfurique et, d'autre part, du minerai sous-calciné ayant une teneur résiduelle en cadmium trop élevée, - Compte-tenu du temps de séjour relativement élevé du minerai dans le réacteur à lit fluidisé, il est nécessaire, dans une installation industrielle, d'utiliser un réacteur de section importante et il est très difficile, dans un tel appareil, d'assurer une répartition homogène du combustible d'appoint, dont le débit est relativement faible, dans le gaz de fluidisation - ou dans le lit fluidisé - et il risque d'y avoir dans le lit des zones sous-alimentées en combustible dans lesquelles la teneur en oxygène ne sera pas nulle et o le processus de volatilisation du cadmium sera bloqué. - Àux températures de 10cV) C à 11000C régnant dans le lit fluidisé il existe un risque de formation d'agglomérats et de crotages si le minerai peut se déposer sur la sole du réacteur. Toute instabilité du lit fluidisé peut donc conduire à une prise en masse partielle ou, à la limite, totale par agglomération du minerai, risque connu des exploitants de réacteurs à lits fluidisés traitant des phosphates carbonatés et travaillant dans la même gamme de températures. Le but de la présente invention est d'éliminer ces inconvénients en effectuant l'opération de maintien en température dans un four tubulaire rotatif. Le minerai est introduit à une extrémité.du four et forme dans la partie inférieure du four un talus qui se déplace le long du four vers son autre extrémité sous l'action combinée de la gravit et de la rotation du four s le temps de séjour est donc pratiquement le même pour toutes les particules élémentaires de minerai. Un gaz neutre ou légèrement réducteur circule le long du four, au-dessus du talus et apporte au minerai la quantité de chaleur nécessaire pour maintenir sa température à la valeur voulue. Bien que la surface d'echange-entre le gaz et le minerai soit limitée à la surface du talus, cela ne constitue par un inconvénient, car les quantités de chaleur à échanger sont faibles puisqu'elles ne servent pratiquement qu'à compenser les pertes, les besoins thermiques de la réaction de volatilisation du cadmium étant négligeables. Par contre, les efforts de cisaillement auxquels est soumis le minerai au contact de la paroi briquetée du four, par suite de sa rotation, réduisent considérablement les risques de dépits et de formation de concrétions. Pour créer une atmosphère neutre ou légèrement réductrice dans le four on introduira à une de ses extrémités un gaz contenant de l'oxygène, par exemple des fumées du four de calcination, de l'air chaud provenant du refroidisseur ou de l'air frais, et un combustible en quantité supXrieure à la quantité stoechiométrique nécessaire pour biler la totalité de l'oxygène contenue dans ledit gaz. De préférence, le gaz et le minerai circuleront dans le même sens dans le four cela permettra de limiter la surchauffe du minerai au contact de la flamme produite par la combustion du combustible et de réduire les risques de séjour du minerai dans une atmosphère contenant de 1 'oxygène résiduel. En variante, une partie au moins du combustible pourrait être mélangée au minerai, sous forme de gros morceaux (par exemple de grosseur supérieure à tOmm ou 20mm) pour créer une atmosphère réductrice au coeur même du talus. La description qui suit se réfère au dessin 1 'accompa- gnant qui montre, à titre d'exemple non-limitatif, le schéma d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention. Cette installation est constituée essentiellement par un préchauffeur comportant deux cyclones 10 et 12, un four statique comprenant une chambre de calcination 14 et un cyclone 16, un four tubulaire rotatif 30, un refroidisseur comprenant trois cyclones 20, 22 et 24 et un refroidisseur complémentaire 26. Des ventilateurs 34, 35 et 36 assurent la circulation des fumées et de 1 'air. Le minerai sous forme pulvérulente est introduit en À dans la conduite reliant les cyclones 10 et 12 et est entrainé dans le cyclone 10 par les gaz circulant dans cette conduite ; ces gaz proviennent de la chambre de calcination 14 et cèdent une partie de leur chaleur sensible au minerai au cours de ce trajet. Le minerai séparé dans le cyclone 10 est introduit dans la conduite reliant le cyclone 16 au cyclone 12 O" il est à nouveau mis en suspension dans les gaz chauds sortant de la chambre de calcination. Le minerai est séparé des gaz dans le cyclone to et est ensuite introduit dans la conduite qui relie le cyclone 20 du refroidisseur à la chambre de calcination 14 et ol't circule de l'air ayant traversé les cyclones 2O, 22 et 24 et réchauffé par le minerai chaud sortant du four rotatif 30. Le courant d'air chargé de minerai est introduit dans la chambre 14. Un combustible injecté en 37 brûle avec l'air et cette combustion fournit la chaleur nécessaire pour porter à une température de l'ordre de 1000 C à lltZ4 C le minerai qui est maintenu en suspension dans les gaz de combustion dans la chambre et dans la conduite reliant celle-ci au cyclone 16. Dans ce dernier, le minerai est séparé des gaz pour être introduit dans le four rotatif 3(1, en avec une fraction des'fumées provenant du préchauffeur 10-12 et aspires par le ventilateur 34 et le compresseur 38, et un combustible injecté au moyen d'un brûleur 39. Le débit de combustible est choisi pour que tout l'oxygène contenue dans cette fraction des fumées soit consommé et que les gaz produits soient neutres ou légèrement réducteurs. Ces gaz circulent le long du for, d'une extrémité à l'autre, au-dessus du talus de minerai qui se forme dans la partie inférieure du four et qui se déplace dans le meme sens que les gaz, sous l'action combinée de la pesanteur et de la rotation du four. Àu cours de ce trajet, les gaz cédent au minerai une quantité de chaleur suffisante pour le maintenir à une température de l'ordre de 1000 C à 1050 C et permettre la volatilisation du cadmium. Les dimensions du four et sa vitesse de rotation sont choisies pour que le temps de séjour du minerai soit compris entre 10 et minutes. Les gaz chargés du cadmium sont captés par un capot 41, à l'extrémité de sortie du four, passent dans un cyclone 42 puis dans un dépoussiéreur 44 avant d'être envoyés vers une installation d'épuration s les poussières récupérées dans le dépoussiéreur 44 peuvent être recyclées en tète du four, en 31 ou éliminées. Le minerai sortant du four est recueilli dans une trémie raccordée au capot 41 et introduit en 3. dans la conduite reliant les cyclones 20 et 22 du refroidisseur et ot circule de l'air refoulé par le ventilateur 36 ; les poussières recueillies dans le cyclone 42 sont égarement introduites en 3 dans le refroidisseur. À sa sortie du cyclone 24, le minerai subit un refroidissement complémen taire dans le refroidisseur 26 ; l'air chaud sortant de ce dernier est introduit, avec l'air frais, dans le cyclone 24. Àu lieu d'être introduits à une même extrémité du four 30, le minerai, d'une part, et la fraction 32 des fumé et le combustible, d'autre part, pourraient être introduits aux etrémités opposées du four, les gaz de combustion et le minerai circulant en sens inverses dans le four Àu moins une partie du combustible nécessaire au maintien en température du minerai dans le four peut être introduite dans le four 30 avec le minerai, sous forme d'un combustible solide en morceaux de 10 à 20mm de grosseur. Àu lieu d'utiliser une fraction des fumées sortant du préchauffeur pour produire les gaz neutres ou légèrement réducteurs circulant dans le four rotatif 3O, on pourra utiliser de l'air froid ou une fraction de l'air chaud sortant du cyclone 2U du refroidisseur. Il est bien entendu que ces modifications et toutes celles qui peuvent être apportées aux modes de réalisations décrits par 1 'emploi de moyens techniques équivalents entrent dans le cadre de l'invention. REVENDICRTIONS 1. Procédé pour réduire la teneur en cadmium des minerai de phosphate consistant à porter le minerai à une température d'environ t )C10 C à 1100 C en un temps très court en le mettant en suspension dans un courant de gaz produit par la combustion d'air et d'un combustible dans un four statique, le minerai ayant été chauffé au préalable par les gaz s'échappant dudit four, à maintenir le minerai à une température sensiblement constante, en atmosphère neutre ou légèrement réductrice, pendant 10 à 30 minutes puis à refroidir le minerai au moyen d'un courant d'air qui est ensuite utilisé, au moins en partie, comme air de combustion dans ledit four statique, caractérisé en ce que l'opération de maintien en température du minerai calciné est effectuée dans un four tubulaire rotatif où l'on fait circuler, d'une extrémité à l'autre, un gaz neutre ou légèrement réducteur. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le minerai et le gaz se déplacent dans le même sens dans le four. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le gaz neutre ou légèrement réducteur circulant dans le four est produit par combustion d'un combustible et d'une fraction des fumées ayant servi à préchauffer le minerai, le débit de combustible étant supérieur au débit stoechiométrique nécessaire pour braler la totalité de l'oxy- gène contenu dans cette fraction des fumées. 4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le gaz neutre ou légèrement réducteur est produit par combustion d'ur, combustible et d'une fraction de l'air chaud ayant servi à refroidir le minerai calciné, le débit de combustible étant supérieur au débit stoechiométrique nécessaire pour brayer la totalité de cet air. 5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu'une partie au moins du combustible nécessaire est mélangée au minerai admis dans ledit four rotatif, sous forme d'un combustible solide en morceaux.