Métallurgie extractive, volume 3
369 pages
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Description

Cet ouvrage en trois volumes, sur la Métallurgie extractive, traite des transformations, des procédés et des opérations correspondantes. Il décrit les grandes familles de transformations (pyrométallurgie, hydrométallurgie, chlorométallurgie, électrométallurgie) qui se produisent dans les opérations de séparation ou extraction des constituants des minerais et scories, réduction d'oxydes, de sels et de chlorures, conversion des fontes, sulfures et des mattes, affinage de métal primaire ou de métaux recyclés.
Les bases physicochimiques des transformations indispensables à la maîtrise des opérations (optimisation des conditions opératoires) et les bases de la conception, du dimensionnement et de la conduite des unités mettant en œuvre ces opérations sont aussi exposées dans cet ouvrage.
Métallurgie extractive étudie successivement : les bases thermodynamiques et cinétiques des transformations, les transformations se produisant dans les procédés et opérations et les procédés, opérations et filières d'élaboration des principaux métaux.
Chapitre 16. Les opérations unitaires physiques. Chapitre 17. Les réacteurs hydrométallurgiques. Chapitre 18. Les réacteurs gaz-solide. Chapitre 19. Les hauts fourneaux. Chapitre 20. Les procédés de fusion-réduction. Chapitre 21. Les procédés de conversion et d'affinage dans l'élaboration des aciers. Chapitre 22. Les procédés de conversion des minerais sulfurés et des mattes. Chapitre 23. Les fours électriques. Chapitre 24. L'électrolyse ignée. Chapitre 25. Les filières d'élaboration des métaux. Nomenclature. Index.

Sujets

Informations

Publié par
Date de parution 06 octobre 2009
Nombre de lectures 45
EAN13 9782746240285
Langue Français
Poids de l'ouvrage 19 Mo

Informations légales : prix de location à la page 0,0735€. Cette information est donnée uniquement à titre indicatif conformément à la législation en vigueur.

Extrait




















Métallurgie extractive 3



































© LAVOISIER, 2009
LAVOISIER
11, rue Lavoisier
75008 Paris

www.hermes-science.com
www.lavoisier.fr

ISBN volume 3 978-2-7462-2335-6
ISBN général 978-2-7462-2332-5



Le Code de la propriété intellectuelle n'autorisant, aux termes de l'article L. 122-5, d'une part,
que les "copies ou reproductions strictement réservées à l'usage privé du copiste et non
destinées à une utilisation collective" et, d'autre part, que les analyses et les courtes citations
dans un but d'exemple et d'illustration, "toute représentation ou reproduction intégrale, ou
partielle, faite sans le consentement de l'auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause, est
illicite" (article L. 122-4). Cette représentation ou reproduction, par quelque procédé que ce
soit, constituerait donc une contrefaçon sanctionnée par les articles L. 335-2 et suivants du
Code de la propriété intellectuelle.
Tous les noms de sociétés ou de produits cités dans cet ouvrage sont utilisés à des fins
d’identification et sont des marques de leurs détenteurs respectifs.


Printed and bound in England by Antony Rowe Ltd, Chippenham, October 2009.






Métallurgie


extractive 3


opérations, procédés
et filières d'élaboration











Alain Vignes








TABLE DES MATIÈRES
Avant-propos....................................... 13
Chapitre 16. Les opérations unitaires physiques................. 21
16.1. Opérations de séparation « solide-solide » et « solide-fluide » .... 21
16.1.1. Flottation .. 21
16.1.2. Décantation ou sédimentation ..................... 23
16.1.3. Centrifugation ............................... 23
16.1.4. Filtration.................................. 24
16.2. Opérations de séparation des constituants d’une phase fluide ..... 25
16.2.1. Condensation 25
16.2.2. Sublimation ou vaporisation ...................... 25
16.2.3. Liquation .. 25
16.2.4. Distillation. 27
16.2.5. Distillation extractive .......................... 30
16.3. Bibliographie .. 32
Chapitre 17. Les réacteurs hydrométallurgiques................ 33
17.1. Bases du dimensionnement des réacteurs de lixiviation-précipitation. 33
17.1.1. Description sommaire des ré-pré. 33
17.1.2. Modélisation d’un réacteur continu parfaitement agité (CSTR) . 36
17.1.3. Les modèles de dimensionnement des réacteurs de lixiviation
et de précipitation................................. 38
17.1.4. Fonction de distribution des tailles de particules (DTP)...... 39
17.2. Modélisation basée sur la distribution des temps de séjour
des particules dans le réacteur (CSTR) ...................... 42
17.2.1. Modélisation d’un étage de réacteur.................. 42






8 Métallurgie extractive 3
17.2.2. Modélisation d’une opération de lixiviation dans une batterie
de réacteurs en série (réacteur multi-étagé).................. 46
17.3. Modélisation basée sur le « bilan de population »............ 49
17.3.1. Equation du «» de particules
dans un réacteur ouvert parfaitement mélangé (CSTR) ........... 49
17.3.2. Lixiviation ................................ . 50
17.3.3. Précipitation homogène......................... 50
17.4. Opérations d’extraction par solvant : les mélangeurs-décanteurs
et les colonnes d’extraction............................. 52
17.4.1. Comportement hydrodynamique d’un mélangeur-décanteur... 55
17.4.2. Comporteme’une colonne d’extraction...
17.4.3. Dimensionnement d’un mélangeur-décanteur,
fonctionnement en discontinu.......................... 56
17.4.4. Dimensionnement d’une batterie de mélangeurs décanteurs
fonctionnant en continu et à contre-courant .................. 57
17.4.5. Dimensionnement d’une colonne d’extraction............ 59
17.5. Bibliographie ................................ .. 61
Chapitre 18. Les réacteurs « gaz-solide »..................... 63
18.1. Présentation d’ensemble des réacteurs et des procédés......... 63
18.2. Principes du fonctionnement et bases de la modélisation
des réacteurs « gaz-solide »............................. 65
18.2.1. Description sommaire du fonctionnement des réacteurs
« gaz-solide ».................................... 65
18.2.2. Lit dense (fixe ou mobile) ........................ 67
18.2.3. Fluidisation 69
18.2.4. Lit entraîné (circulant) .......................... 71
18.3. Les réacteurs gaz-solide à lit dense..................... 72
18.3.1. Réacteur gaz-solide à lit dense fixe.................. 73
18.3.2. Réà courants croisés................ 75
18.3.3. Le four à cuve : lit dense mobile avec écoulement
à contre-courant de la phase gazeuse à travers le lit ............. 78
18.4. Les réacteurs à lit fluidisé 83
18.4.1. Particules subissant une transformation in situ ........... 84
18.4.2. Transformations du type : gazéification ............... 89
18.5. Les réacteurs « solide-solide » ....................... 91
18.5.1. Le four à sole tournante (rotary hearth furnace).......... 91
18.5.2. Le four rotatif (rotary kiln) 92
18.5.3. Le four à soles multiples......................... 94
18.6. Bibliographie ................................ .. 94








Table des matières 9

Chapitre 19. Les « hauts fourneaux »........................ 97
19.1. Introduction................................... 97
19.2. Le haut fourneau à fonte pour acier..................... 99
19.2.1. Description du haut fourneau ...................... 100
19.2.2. Enfournements et produits ....................... 103
19.2.3. Les phénomènes mis en jeu et les processus élémentaires..... 105
19.2.4. Modélisation et conduite du haut fourneau.............. 114
19.3. Le haut fourneau à manganèse 125
19.3.1. Description du haut fourneau 125
19.3.2. Les zones et les réactions ........................ 127
19.3.3. Droite opératoire ............................. 129
19.3.4. Bilans thermiques 130
19.4. Le haut fourneau à zinc : Imperial Smelting Furnace (ISF) ...... 131
19.4.1. Description du haut fourneau ...................... 131
19.4.2. Les zones et les réactions 132
19.4.3. Bilans de matière et droite opératoire................. 135
19.5. Le haut fourneau à plomb (LBF) 137
19.6. Le cubilot à fonte ............................... 139
19.7. Bibliographie ................................ .. 140
Chapitre 20. Les procédés de « fusion-réduction » ............... 143
20.1. Vue d’ensemble des procédés de fusion-réduction ........... 143
20.2. L’élaboration de fonte à partir de minerai de fer par fusion-réduction 144
20.2.1. Considérations générales ........................ 144
20.2.2. Les procédés à massif de carbone. Les procédés Corex/Finex . . 145
20.2.3. Les procédés à bain liquide (in-bath direct smelting) ....... 147
20.3. Extraction des métaux (Sn, Zn) ....................... 156
20.3.1. Extraction de l’étain ........................... 156
20.3.2. Le procédé de volatilisation zinc slag fuming ............ 158
20.4. Réduction de la magnésie .......................... 162
20.5. Bibliographie ................................ .. 165
Chapitre 21. Les procédés de conversion et d’affinage
dans l’élaboration des aciers ............................. 167
21.1. Vue d’ensemble des filières, opérations et procédés d’élaboration
des aciers ........ 167
21.2. Opérations de prétraitement de la fonte .................. 169
21.3. L’opération de « conversion » de la fonte ................. 171
21.3.1. Les procédés et convertisseurs ..................... 172
21.3.2. Le processus de la conversion d’une fonte non déphosphorée . . 174













10 Métallurgie extractive 3
21.3.3. Influence des conditions de soufflage de l’oxygène
et d’enfournement de chaux sur l’évolution de la conversion ....... 177
21.3.4. Influence des modes de soufflage sur l’état du système
en fin de soufflage ................................ . 178
21.3.5. Modélisation thermodynamique : calcul des enfournements . . . 185
21.3.6. Conduite de l’opération de conversion ................ 190
21.4. Les opérations d’affinage dans l’élaboration des aciers inoxydables . 192
21.4.1. Les procédés et convertisseurs ..................... 192
21.4.2. Principe de base de l’affinage dans ces procédés .......... 194
21.4.3. Conduite d’une opération dans un convertisseur VOD....... 195
21.4.4. Conduite d’ération dans un convertisseur AOD 196
21.5. Les procédés d’élaboration des aciers à très bas carbone........ 197
21.5.1. Décarburation dans un convertisseur par injection mixte
argon + oxygène ................................ .. 197
21.5.2. Traitement dans un four poche sous vide ............... 197
21.5.3. Procédés RH et DH............................ 197
21.6. Bibliographie .. 201
Chapitre 22. Les procédés de conversion des minerais sulfurés
et des mattes ....... 203
22.1. Vue d’ensemble des procédés........................ 203
22.2. Les procédés de flashsmelting 206
22.2.1. Le procédé Outokumpu ......................... 206
22.2.2. Le procédé INCO ............................. 207
22.2.3. Le procédé Kivcet ............................ 208
22.2.4. Etudes de base, applications et résultats typiques .......... 210
22.3. Les procédés avec injection de gaz par tuyères.............. 213
22.3.1. Le procédé Noranda de fusion oxydante de concentrés ...... 215
22.3.2. Les procédés de conversion de mattes dans des convertisseurs
Peirce-Smith et Hoboken 216
22.3.3. Le procédé Noranda de conversion secondaire de mattes de cuivre . 218
22.3.4. Le procédé QSL de « conversion » directe de concentrés
de sulfures de plomb................................ 218
22.4. Les procédés avec soufflage de gaz oxydant au-dessus du bain.... 221
22.4.1. Phénomènes hydrodynamiques..................... 221
22.4.2. Les convertisseurs avec soufflage d’oxygène par lance
au-dessus du bain . 222
22.4.3. Le procédé Mitsu

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