LU87961A1 - Procede et dispositif pour le traitement pyrometallurgique d'une matiere pulverulente contenant un compose d'un ou de plusieurs metaux - Google Patents

Description

Procédé et dispositif pour Te traitement pyrométal1urgique d'une matière pulvérulente contenant un composé d'un ou de plusieurs métaux.

La présente invention concerne un procédé pour le traitement pyro-métallurgique d'une matière pulvérulente, contenant un composé d'un ou de plusieurs métaux, tel qu'un oxyde ou un sulfure. En particulier, cette matière pulvérulente est constituée, en totalité ou en partie, par des poussières provenant de l'industrie métallurgique, telles que des poussières de haut fourneau ou des poussières d'aciérie. Elle porte également sur un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.

Le procédé de la présente invention appartient à la technique dite "du four flash", dans laquelle on cherche à effectuer, à grande vitesse, la récupération partielle ou totale des métaux contenus dans différentes matières pulvérulentes. On réalise ainsi le traitement de minerais pyritiques, ou la réduction complète ou partielle de fines d'oxydes métalliques tels que des concentrés de minerais de fer, ou encore l'extraction par vaporisation de métaux tels que le zinc, le plomb ou le cadmium.

De manière classique, cette technique consiste à produire dans une enceinte des températures élevées, de l'ordre de 1500eC à 2000°C, par combustion d'un combustible carboné avec de l'oxygène. L'enceinte est en général constituée par un tube cylindrique vertical, équipé d'un brûleur de tête produisant des flammes plus ou moins chaudes et plus ou moins réductrices suivant les applications. Le combustible carboné est soit le charbon pulvérisé, soit un hydrocarbure liquide ou gazeux; il joue également le rôle d'agent réducteur pour les matières à traiter. Enfin, le comburant est habituellement de l'air enrichi en oxygène, et souvent de l'oxygène industriel.

Cette technique n'a cependant guère connu d'application industrielle, car elle présente des inconvénients sérieux. On opère généralement avec un seul niveau de brûleurs et l'addition des matières à traiter est, la plupart du temps, effectuée en un endroit différent. On peut éventuellement atteindre ainsi une température et un potentiel d'oxygène suffisants pour assurer la réduction des matières; ces conditions ne s'établissent cependant que dans une région limitée du four, et non sur toute sa longueur. De plus, si l'on utilise du charbon pulvérisé comme combustible, le temps de séjour de celui-ci dans la région très chaude n'est pas toujours suffisant pour permettre une combustion complète du carbone avant que les particules de charbon n'arrivent dans le creuset récepteur où sont collectées les matières traitées; celles-ci sont pratiquement toujours à l'état liquide.

Le déroulement de l'opération s'accompagne de certaines réactions indésirables, et son rendement est insuffisant.

On a certes essayé de remédier à ces inconvénients, en particulier pour augmenter le rendement du processus de réduction des matières. On a proposé, d'une part, d'équiper le four d'un dispositif destiné à imprimer un mouvement hélicoïdal aux gaz et aux matières injectées, afin d'allonger leur trajet dans le four. Dans d'autres cas, le creuset récepteur a été agrandi et transformé en véritable four à sole, où les matières en fusion subissent divers traitements en vue de parachever les réactions de réduction. Ces modifications augmentent fortement le coût des installations et donnent lieu à un certain nombre de difficultés supplémentaires, notamment des problèmes de réfractaires et de transfert de chaleur, dans les fours à sole précités, sans pour autant remédier de façon satisfaisante aux inconvénients initiaux.

L'objet de la présente invention est de proposer un procédé qui non seulement ne présente pas les inconvénients cités plus haut, mais qui en plus ne nécessite pas de transformation importante par rapport à un four conventionnel.

Conformément à la présente invention, un procédé pour le traitement pyrométallurgique d'une matière pulvérulente contenant des composés d'un ou de plusieurs métaux dans une enceinte, dans lequel on forme une flamme à une température d'environ 2000’C dans ladite enceinte par combustion d'un combustible gazeux avec un comburant riche en oxygène, est caractérisé en ce que l'on injecte dans ladite flamme du charbon pulvérisé et de l'oxygène additionnel, en ce que l'on provoque le dégazage très rapide dudit charbon pulvérisé dans ladite flamme et la combustion du charbon dégazé avec ledit oxygène additionnel, en ce que l'on règle la température et le potentiel réducteur de l'atmosphère intérieure de l'enceinte en faisant varier les proportions de charbon pulvérisé et d'oxygène additionnel injectés dans ladite flamme et en ce que l'on injecte dans ladite atmosphère la matière pulvérulente à traiter dans l'enceinte.

Selon une mise en oeuvre particulière du procédé de l'invention, on injecte également de la vapeur d'eau et/ou de l'eau finement pulvérisée dans l'enceinte, de préférence en mélange avec le combustible gazeux.

On peut également injecter des quantités additionnelles de combustible solide, liquide ou gazeux et de comburant riche en oxygène en au moins un autre endroit de l'enceinte; lorsque l'on injecte ces quantités additionnelles en plusieurs endroits, ceux-ci sont de préférence répartis régulièrement sur la longueur et/ou sur la périphérie de ladite enceinte.

Le procédé ainsi que le dispositif de l'invention seront maintenant décrits de manière plus détaillée, à l'aide d'une variante de mise en oeuvre illustrée dans la figure unique annexée.

Cette figure est une représentation schématique, en coupe verticale d'un four de type "flash" pour la réduction directe très rapide d'une matière pulvérulente, telle que des fines d'oxydes de fer.

Le four représenté dans la figure, sans échelle particulière, se compose essentiel lenisnt d'un tubs cylindrique vertical; le sommet du four est équipé de moyens d'introduction des diverses matières, tandis que sa base est raccordée à un creuset recueillant les matières en fusion.

Plus précisément, le four est équipé d'un brûleur de tête 1, qui est un brûleur oxy-gaz raccordé à une source de combustible gazeux 2 et à une source de gaz comburant 3. Le brûleur 1 est disposé dans une chambre communiquant avec le tube du four, dans laquelle débouchent également des cannes 4 destinées à l'injection de charbon pulvérisé. Des dispositifs d'introduction de la matière pulvérulente à traiter, symbolisés par des passages 5, débouchent directement à l'intérieur du four à proximité de la sortie de la chambre précitée.

A sa partie inférieure, le four communique avec un creuset 9 destiné à recueillir le métal et la scorie en fusion; un conduit d'évacuation des fumées 8 prend naissance dans la paroi du four, un peu plus haut que le creuset 9.

Enfin, la paroi latérale du four est équipée d'injecteurs supplémentaires 6, 7, fournissant respectivement des débits additionnels d'oxygène et d'un combustible solide, liquide ou gazeux.

Le dispositif précité fonctionne de la façon suivante.

On alimente le brûleur en combustible gazeux et en gaz comburant. Le gaz comburant 3 est de préférence de l'oxygène industriellement pur; le combustible gazeux 2 est avantageusement soit un gaz provenant de l'industrie sidérurgique, éventuellement enrichi, tel que le gaz de haut fourneau ou le gaz de four à coke, soit le gaz naturel, éventuellement additionné de vapeur d'eau ou d'eau finement pulvérisée en vue de contrôler la température de la flamme. On forme ainsi dans la chambre une flamme à très haute température, de l'ordre de 2000*C, et on injecte dans cette flamme le charbon pulvérisé et une quantité supplémentaire d'oxygène par les cannes 4.

L'injection de charbon pulvérisé dans cette flamme très chaude entraîne un dégazage ultra rapide du charbon et la formation d'un résidu carboné dont la réactivité est beaucoup plus élevée que celle du charbon. La très haute réactivité du résidu carboné ainsi fabriqué permet également sa combustion complète, même si cette réaction de combustion s'effectue, en partie ou en totalité, avec le COg et le Hg produit par la flamme du brûleur et pas avec de l'oxygène libre. En fait, la flamme oxy-gaz produite par le brûleur agit à la fois comme stabilisateur de flamme et comme catalyseur de la combustion du charbon pulvérisé.

Par ce procédé, il est donc possible de créer dans la partie supérieure du four une atmosphère gazeuse dont on peut contrôler à la fois la température et le pouvoir réducteur suivant les besoins des matières à traiter. C'est dans cette atmosphère gazeuse que ces matières pulvérulentes à traiter sont introduites par les passages 5.

Les injecteurs supplémentaires 6, 7 permettent de maintenir sur toute la hauteur du four les conditions optimales requises par le procédé de l'invention, à savoir la température et la composition de l'atmosphère gazeuse.

Le procédé de l'invention permet d'achever les réactions souhaitées dans le four proprement dit, avant que les matières traitées n'arrivent dans le creuset 9.

L'invention révèle ainsi un véritable "four flash", c'est-à-dire instantané, qui ne nécessite pas l'agrandissement du creuset et sa transformation en four à sole.

Claims (6)

1. Procédé pour le traitement pyrométallurgique d'une matière pulvérulente contenant un composé d'un ou de plusieurs métaux, dans une enceinte, dans lequel on forme une flamme à une température d'environ 2000eC dans ladite enceinte par combustion d'un combustible gazeux avec un comburant riche en oxygène, caractérisé en ce que l'on injecte dans ladite flamme du charbon pulvérisé et de l'oxygène additionnel, en ce que l'on provoque le dégazage très rapide dudit charbon pulvérisé dans ladite flamme et la combustion du charbon dégazé avec ledit oxygène additionnel, en ce que l'on règle la température et le potentiel réducteur de l'atmosphère intérieure de l'enceinte en faisant varier les proportions de charbon pulvérisé et d'oxygène additionnel injectés dans ladite flamme et en ce que l'on injecte dans ladite atmosphère la matière pulvérulente à traiter dans l'enceinte.

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on injecte de la vapeur d'eau et/ou de l'eau finement pulvérisée dans ladite enceinte.

3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'on injecte la vapeur d'eau et/ou l'eau pulvérisée en mélange avec le combustible gazeux alimentant ladite flamme.

4. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on injecte des quantités additionnelles de combustible solide, liquide ou gazeux et de comburant riche en oxygène en au moins un autre endroit de ladite enceinte.

5. Dispositif pour le traitement pyrométallurgique d'une matière pulvérulente contenant un composé d'un ou de plusieurs métaux, comprenant un four vertical équipé d'un brûleur de tête et d'un creuset inférieur pour recueillir les matières en fusion, caractérisé en ce que ledit brûleur (1) est disposé dans une chambre communiquant avec l'intérieur du four, en ce que des moyens (4) d'injection de charbon pulvérisé débouchent dans ladite chambre et en ce que des moyens (5) d'injection de la matière à traiter débouchent directement à l'intérieur du four, à proximité de la sortie de ladite chambre.

6. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte des injecteurs supplémentaires de comburant riche en oxygène (6) et de combustible solide, liquide ou gazeux (7) disposés en au moins un endroit de la paroi latérale dudit four.