FR2520341A1 - Calcining of phosphate ores - where preheated and calcined ore is fluidised in air to complete combustion and oxidn. of constituents in ore prior to cooling - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne la calcination des minerais de phosphate. Suivant le type de minerai traité, cette opération a pour effet soit de provoquer la dissociation des carbonates avec dégagement de C02, soit d'éliminer par combustion les matières organiques, soit d'obtenir simultanément ces deux résultats. The present invention relates to the calcination of phosphate ores. Depending on the type of ore treated, this operation has the effect either of causing the carbonates to dissociate with the release of C02, or of eliminating the organic matter by combustion, or of obtaining these two results simultaneously.
Le brevet 78/11673 au nom de la demanderesse a pour objet un procédé de calcination des minerais de phosphate caractérisé en ce que ce traitement est effectué en suspension dans une chambre de calcination statique où le minerai-séjourne moins de trente secondes. Patent 78/11673 in the name of the applicant relates to a process for the calcination of phosphate ores, characterized in that this treatment is carried out in suspension in a static calcination chamber where the ore remains for less than thirty seconds.
Le but de la présente invention est d'apporter au procédé de calcination en suspension des minerais de phosphate des perfectionnements permettant d'améliorer la qualité du produit calciné. The object of the present invention is to bring improvements to the calcination process in suspension of phosphate ores to improve the quality of the calcined product.
Conformément à l'invention, le produit calciné est maintenu à température élevée pendant 5 à 10 minutes, avant d'être refroidi. De préférence, le maintien en température du produit calciné est effectue en lit fluidisé. According to the invention, the calcined product is maintained at an elevated temperature for 5 to 10 minutes, before being cooled. Preferably, the calcined product is maintained at temperature is carried out in a fluidized bed.
Le gaz utilisé pour la fluidisation peut être de l'air frais ou réchauffé ou un mélange gazeux froid ou chaud, en particulier des fumées prélevées en un point quelconque de l'installation. The gas used for fluidization can be fresh or heated air or a cold or hot gas mixture, in particular fumes taken from any point of the installation.
Le débit du gaz de fluidisation sera déterminé suivant les règles de l'art pour assurer une fluidisation correcte, sans plus. On vérifiera cependant, dans le cas où une réaction chimique est recherchée dans le fluidiseur, par exemple l'oxydation des sulfures, que le débit de gaz et sa composition permettent la réalisation complète de cette réaction. Le débit du gaz. et sa température seront tels que la différence entre la température d'entrée dans le fluidiseur, de 800 à 11000C suivant la nature du minerai de phosphate traité, et la température de sortie soit de l'ordre de 500C et ne dépasse pas 1000C. The flow rate of the fluidizing gas will be determined according to the rules of the art to ensure correct fluidization, without more. However, it will be checked, in the case where a chemical reaction is sought in the fluidizer, for example the oxidation of sulfides, that the gas flow rate and its composition allow the complete realization of this reaction. The gas flow. and its temperature will be such that the difference between the temperature of entry into the fluidizer, from 800 to 11000C depending on the nature of the phosphate ore treated, and the exit temperature is of the order of 500C and does not exceed 1000C.
Les gaz recueillis au-dessus du lit fluidisé seront en général réinjectés dans l'installation pour utiliser leur potentiél thermique, la méthode la plus simple consistant à évacuer les gaz et le produit calciné du lit fluidisé vers le refroidisseur par une sortie commune. The gases collected above the fluidized bed will generally be reinjected into the installation to use their thermal potential, the simplest method consisting in removing the gases and the calcined product from the fluidized bed towards the cooler by a common outlet.
Dans le cas où le gaz de fluidisation, par suite du contact avec le produit calciné,se charge en composants toxiques ou indésirables, tels que les composés de métaux lourds, il est évacué et traité à part. In the case where the fluidizing gas, as a result of contact with the calcined product, becomes charged with toxic or undesirable components, such as the heavy metal compounds, it is removed and treated separately.
Dans le cas où le minerai de phosphate traité est riche en matières organiques le maintien en température du produit calciné permet d'éliminer la majorité des sulfures formés pendant la calcination par réduction des sulfates par le carbone des matières organiques ; ces sulfures provoquent une corrosion inacceptable des cuves lors de l'attaque du minerai calciné par l'acide sulfurique. In the case where the phosphate ore treated is rich in organic matter, maintaining the temperature of the calcined product makes it possible to eliminate the majority of the sulphides formed during the calcination by reduction of the sulphates by the carbon of the organic matters; these sulphides cause unacceptable corrosion of the tanks during the attack of the calcined ore by sulfuric acid.
Dans le cas d'un minerai à gangue carbonatée l'invention permet une transformation de la structure de la chaux produite lors de la calcination qui assure un meilleur rendement de l'extinction ultérieure. In the case of an ore with carbonate gangue, the invention allows a transformation of the structure of the lime produced during calcination which ensures a better yield from subsequent quenching.
Pour la mise en oeuvre de l'invention on utilisera une installation comprenant une chambre de calcination statique où le minerai est maintenu en suspension et calciné par les gaz résultant de la combustion d'un combustible et de l'air admis dans ladite chambre, un séparateur dont l'entrée est reliée à la sortie de la chambre et où le produit calciné est séparé du courant gazeux, un préchauffeur où le minerai est chauffé par les fumées de la chambre de calcination avant d'être introduit dans celle-ci et un refroidisseur où le produit calciné est refroidi au moyen d'air frais, cette installation comportant en outre un réacteur à lit fluidisé placé entre la sortie matières du séparateur associé à la chambre de calcination et l'entrée du refroidisseur. For the implementation of the invention, an installation will be used comprising a static calcination chamber where the ore is kept in suspension and calcined by the gases resulting from the combustion of a fuel and the air admitted into said chamber, a separator, the inlet of which is connected to the outlet of the chamber and where the calcined product is separated from the gas stream, a preheater where the ore is heated by the fumes from the calcination chamber before being introduced into it and a cooler where the calcined product is cooled using fresh air, this installation further comprising a fluidized bed reactor placed between the material outlet of the separator associated with the calcination chamber and the inlet of the cooler.
La description qui suit se réfère au dessin l'accompagnant qui montre, à titre d'exemple non-limitatif, un mode de réalisation de l'invention. L'unique figure de ce dessin est le schéma d'une installation pour la mise en oeuvre de l'invention. The following description refers to the accompanying drawing which shows, by way of non-limiting example, an embodiment of the invention. The only figure in this drawing is the diagram of an installation for implementing the invention.
Cette installation est constituée par un préchauffeur comportant deux cyclones 1 et 2, une chambre de calcination CC associée à un cyclone 3, un réacteur à lit fluidisé 4 et un refroidisseur comprenant trois cyclones 5, 6 et 7. Des ventilateurs 8, 9 et 10 assurent la circulation des fumées et de l'air. This installation consists of a preheater comprising two cyclones 1 and 2, a CC calcination chamber associated with a cyclone 3, a fluidized bed reactor 4 and a cooler comprising three cyclones 5, 6 and 7. Fans 8, 9 and 10 ensure the circulation of smoke and air.
La chambre de calcination est une chambre verticale, de révolution, formée d'une partie supérieure cylindrique et d'une partie inférieure en forme de tronc de cône inversé et raccordé par sa grande base au bas de la partie cylindrique. Elle comporte, à son extrémité supérieure, une entrée tangentielle pour l'air et le minerai, et, à son extrémité inférieure, une sortie axiale pour les gaz de combustion et le minerai calciné ; des injecteurs de combustibles 11 sont disposés sur le plafond de la chambre. The calcination chamber is a vertical, revolution chamber, formed of a cylindrical upper part and a lower part in the form of an inverted truncated cone and connected by its large base to the bottom of the cylindrical part. It comprises, at its upper end, a tangential inlet for the air and the ore, and, at its lower end, an axial outlet for the combustion gases and the calcined ore; fuel injectors 11 are arranged on the ceiling of the chamber.
Le réacteur à lit fluidisé est constitué par un récipient fermé comportant au-dessus de son fond une sole perméable aux gaz et servant de support au lit fluidisé. The fluidized bed reactor consists of a closed container having above its bottom a gas permeable bottom and serving as a support for the fluidized bed.
Un ventilateur 10 permet d'insuffler de l'air ou un autre gaz dans le lit fluidisé, à travers la sole. Le réacteur 4 comporte en outre un conduit d'alimentation raccordé à la pointe du cyclone 3 et une goulotte de sortie 12 alimentée par débordement au-dessus d'un déversoir de trop plein et reliée au refroidisseur.A fan 10 blows air or another gas into the fluidized bed, through the floor. The reactor 4 further comprises a supply duct connected to the tip of the cyclone 3 and an outlet chute 12 fed by overflow over an overflow weir and connected to the cooler.
Le minerai sous forme pulvérulente est introduit en A dans la conduite reliant les cyclones 1 et 2 et est entrainé dans le cyclone 1 par les gaz circulant dans cette conduite sous l'action de la dépression créée par le ventilateur 9 ; ces gaz proviennent de la chambre de calcination et cèdent une partie de leur chaleur sensible au minerai au cours de ce trajet. The ore in powder form is introduced at A into the pipe connecting the cyclones 1 and 2 and is entrained in the cyclone 1 by the gases circulating in this pipe under the action of the vacuum created by the fan 9; these gases come from the calcination chamber and transfer part of their heat sensitive to the ore during this journey.
Le minerai séparé dans le cyclone i est introduit dans la conduite reliant le cyclone 3 au cyclone 2 où il est à nouveau mis en suspension dans les gaz chauds sortant de la chambre de calcination. The ore separated in cyclone i is introduced into the pipe connecting cyclone 3 to cyclone 2 where it is again suspended in the hot gases leaving the calcination chamber.
Dans le cyclone 2, le minerai est séparé des gaz, et il est ensuite introduit dans la conduite reliant le cyclone 5 à la chambre de calcination et où circule de l'air ayant traversé les cyclones 7, 6 et 5 et réchauffé par le produit calciné. Le courant d'air chargé de minerai entre tangentiellement dans la chambre de calcination Un combustible injecté en Il dans la chambre de calcination brûle au contact de l'air et fournit la chaleur nécessaire à la calcination ; ce combustible peut être solide, liquide ou gazeux. Lorsque le minerai contient des matières organiques, une partie de la chaleur nécessaire est fournie par la combustion de ces matières. In cyclone 2, the ore is separated from the gases, and it is then introduced into the pipe connecting cyclone 5 to the calcination chamber and where air circulates having passed through cyclones 7, 6 and 5 and heated by the product calcined. The stream of air charged with ore enters tangentially into the calcination chamber. A fuel injected in Il in the calcination chamber burns in contact with air and provides the heat necessary for calcination; this fuel can be solid, liquid or gaseous. When the ore contains organic matter, part of the necessary heat is supplied by the combustion of these matters.
Le minerai calciné, en suspension dans le courant gazeux, est évacué par la sortie située à l'extrémité inférieure de la chambre. Dans le cyclone 3, le minerai calciné est séparé du gaz de combustion puis introduit dans le réacteur 4, au sein du lit fluidisé créé par insufflation d'air ou d'un autre gaz à travers la sole perméable du réacteur. Le volume du lit fluidisé et le débit des gaz de fluidisation sont choisis pour que le temps de séjour moyen du minerai calciné dans le réacteur 4 soit compris entre 5 et 10 minutes. Le lit fluidisé est un lit dense, c'est-à-dire que le minerai calciné se comporte pratiquement comme un liquide et est évacué par débordement au-dessus du déversoir de trop-plein. The calcined ore, suspended in the gas stream, is discharged through the outlet located at the lower end of the chamber. In cyclone 3, the calcined ore is separated from the combustion gas and then introduced into the reactor 4, within the fluidized bed created by blowing air or another gas through the permeable bottom of the reactor. The volume of the fluidized bed and the flow rate of the fluidization gases are chosen so that the average residence time of the calcined ore in the reactor 4 is between 5 and 10 minutes. The fluidized bed is a dense bed, that is to say that the calcined ore behaves practically like a liquid and is evacuated by overflowing above the overflow weir.
Le minerai calciné sortant du réacteur est introduit dans le refroidisseur, où il est refroidi par l'air soufflé par le ventilateur 8, puis est extrait à la pointe du cyclone 7. The calcined ore leaving the reactor is introduced into the cooler, where it is cooled by the air blown by the fan 8, then is extracted at the tip of the cyclone 7.
Lorsque le minerai traité est riche en matières organiques, le séjour du minerai calciné dans le réacteur 4 permet la transformation des sulfures en sulfates. Le gaz de fluidisation doit dans ce cas être un gaz oxydant. On pourra en particulier utiliser de l'air froid ou réchauffé. When the treated ore is rich in organic matter, the stay of the calcined ore in the reactor 4 allows the transformation of the sulfides into sulfates. The fluidizing gas must in this case be an oxidizing gas. In particular, cold or heated air may be used.
Etant donné qu'il s'agit d'un lit fluidisé dense, le débit du gaz de fluidisation est relativement faible (rapport des débits massiques d'air et de minerai de l'ordre de 0,05 à 0,015) et il est possible d'utiliser de l'air froid sans provoquer un abaissement appréciable de la température du minerai calciné pendant son séjour dans le réacteur 4.Since it is a dense fluidized bed, the flow rate of the fluidization gas is relatively low (ratio of the mass flow rates of air and ore of the order of 0.05 to 0.015) and it is possible using cold air without causing an appreciable lowering of the temperature of the calcined ore during its stay in the reactor 4.
D'une manière générale, on pourra tolérer un abaissement de la température du minerai calciné de 500C à 100"C entre l'entrée et la sortie du réacteur 4. In general, we can tolerate a lowering of the temperature of the calcined ore from 500C to 100 "C between the inlet and the outlet of reactor 4.
Lorsque le minerai traité est un minerai 4 gangue carbonatée, le séjour du minerai dans le réacteur 4 permet une transformation de la structure de la chaux formée par calcination facilitant son élimination ultérieure. When the ore treated is a carbonate gangue ore 4, the stay of the ore in the reactor 4 allows a transformation of the structure of the lime formed by calcination facilitating its subsequent elimination.
Dans le cas général les gaz récupérés à la partie supérieure du fluidiseur seront introduits à la partie supérieure du refroidisseur par le même conduit 12 que la matière. On pourra éventuellement les évacuer par un conduit séparé 13 s'ils contiennent des composants toxiques ou les recycler en un autre point de l'installation. In the general case, the gases recovered from the upper part of the fluidizer will be introduced to the upper part of the cooler through the same conduit 12 as the material. It may be possible to evacuate them through a separate conduit 13 if they contain toxic components or to recycle them at another point in the installation.
I1 est bien entendu que toutes les modifications réalisées par l'emploi de moyens techniquement équivalents à ceux décrits entrent dans le cadre de l'invention. On pourrait, en particulier, utiliser une chambre de calcination en suspension ayant une structure différente de celle décrite et notamment une chambre comportant des sorties séparées pour les gaz et les produits calcinés ; dans ce dernier cas, le réacteur à lit fluidisé serait placé directement à la sortie des produits calcinés de la chambre de calcination. It is understood that all the modifications carried out by the use of means technically equivalent to those described fall within the scope of the invention. One could, in particular, use a suspended calcination chamber having a structure different from that described and in particular a chamber comprising separate outlets for the gases and the calcined products; in the latter case, the fluidized bed reactor would be placed directly at the outlet of the calcined products from the calcination chamber.
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| FR2608584A1 (en) * | 1986-12-22 | 1988-06-24 | Fives Cail Babcock | Process for removing cadmium from phosphate ores |
| FR2625223A1 (en) * | 1987-12-24 | 1989-06-30 | Fives Cail Babcock | Process for removing cadmium from phosphate ores |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2520341B1 (en) | 1984-03-09 |
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Legal Events
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