Le grillage des concentrés de zinc

1. Le grillage des concentrés de zinc

2. Lors de la concentration les sulfures restent sous forme de sulfures Le soufre est un poison pour les métaux il doit être éliminé avant les opérations métallurgiques si S > ~ 50 ppm ~ 300°C métal Le soufre ségrège aux joints de grains les fragilisant et entraînant des ruptures intergranulaires Jean-Louis Vignes – 2007

3. Zn2+ ZnS S ZnS H+ Autres difficultés liés à la présence du soufre - en pyrométallurgie : SO2 se forme en présence de CO2 Ces 2 gaz étant acides il est difficile d’éliminer l’un sans l’autre - en hydrométallurgie : ZnS + 2 H+ H2S + Zn2+ ZnS + 2 H+ + ½ O2 Zn2+ + H2O + S Soit formation de sulfure d’hydrogène toxique Soit dépôt de soufre bloquant la poursuite de la dissolution Jean-Louis Vignes – 2007

4. Composition d’un concentré : ZnS, FeS2, PbS, CuFeS2, HgS, CdS… Principale réaction de grillage : ZnS + 3/2 O2 ZnO + SO2 DrH° = - 460 kJ.mol-1 Autres réactions ZnS + 2 O2 ZnSO4 ZnO + 2 FeS + 7/2 O2 ZnFe2O4 + 2 SO2 Après grillage on obtient la calcine de composition : ZnO, ZnSO4, Fe2O3, ZnFe2O4, PbO, CuO… Le grillage produit du dioxyde de soufre qui doit être récupéré. Pour cette raison les métallurgistes sont aussi producteurs d'acide sulfurique Jean-Louis Vignes – 2007

5. Retour sur les autres réactions ZnS + 2 O2 ZnSO4 Réaction favorisée par des basses températures ZnO + 2 FeS + 7/2 O2 ZnFe2O4 + 2 SO2 Formation de ferrite favorisée par de hautes températures Les conditions de grillage sont fonction du procédé métallurgique Jean-Louis Vignes – 2007

6. minerai Le grillage pour pyrométallurgie La pyrométallurgie est réalisée dans un four Il faut viser la résistance mécanique et la porosité de la charge ce qui est réalisé par un frittage partiel qui nécessite un travail à haute température gaz réducteur Jean-Louis Vignes – 2007

7. SO2 ZnSs ZnOs O2 SO2 ZnSs ZnOs O2 si PbSliq fermeture porosité Le grillage pour pyrométallurgie • Il faut travailler à haute température : • - favorise le frittage • - favorise la formation de ferrite • - décompose le sulfate de zinc dZnS=4,10 dZnO= 5,61 apparition porosité • Mais les produits liquides gênent le grillage • - tfusion PbS = 1100°C - Et la réaction de grillage est fortement exothermique - Le grillage est réalisé vers 1000°C avec contrôle de l'élévation de température Jean-Louis Vignes – 2007

8. Le grillage pour pyrométallurgie Machine à agglomérer Dwight et Lloyd Jean-Louis Vignes – 2007

9. Le grillage pour hydrométallurgie L'hydrométallurgie est effectuée en solution après dissolution Il faut privilégier la vitesse de dissolution donc maintenir la finesse des particules en évitant le frittage Cela implique un travail à basse température Jean-Louis Vignes – 2007

10. Le grillage pour hydrométallurgie • Il faut travailler à basse température : • - maintient la finesse initiale du concentré • - favorise la formation de sulfate • - défavorise la formation de ferrite - Mais la réaction de grillage est fortement exothermique - Procédé utilisé pour éviter le frittage : la fluidisation - Le grillage est réalisé vers 900°C Jean-Louis Vignes – 2007

11. Le grillage pour hydrométallurgie grillage en lit fluidisé four de la société Outukumpu Jean-Louis Vignes – 2007

12. Nature des composés présents après grillage Principalement des oxydes Pour Zn, exemple de répartition dans une calcine obtenue en lit fluidisé : - oxyde : 82,6 % - sulfate : 5,8 % - sulfure : 1,1 % - ferrite : 10,5 % Hg et Se, volatils sont éliminés Jean-Louis Vignes – 2007