Étude expérimentale de la fusion réductrice du Cu2O dans le système Cu2O-FeOx-SiO2

Experimental study of the smelting reduction of cu#2o in the cu#2o-feo#x-sio#2 system

• Auteur / Autrice : Roberto Parra Figueroa
• Direction : Michel Allibert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et Génie des matériaux
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Mots clés

Mots clés libres

Sciences appliquees

Metaux, metallurgie

Fusion minerai

Reduction chimique

Elaboration cuivre

Scorie

Cuivre oxyde

Minerai cuivre

Protection environnement

Cinetique

Reduction directe

Smelting

Chemical reduction

Copper production

Slag

Copper oxide

Copper ore

Environmental protection

Kinetics

Direct reduction process

Résumé

La fusion reductrice de cu#2o contenu dans un laitier cu#2o-feo#x-sio#2 est a la base d'un nouveau procede non polluant pour la production du cuivre a partir de minerais a forte teneur en as et s. La physico-chimie de la reaction est analogue a celle des nouveaux procedes de reduction directe des minerais de fer qui servent de reference a la presente etude. Une premiere partie fait le point sur la thermodynamique du systeme cu#2o-cuo-feo-fe#2o#3-sio#2. Des essais montrent qu'une reduction de cu#2o par feo est possible avec production de cuivre metal et des ferrites de cuivre. Le reste est consacre aux mesures de vitesse de reduction par divers montages experimentaux entre 1260 et 1350c. La cinetique de reduction par co est de l'ordre de 10##2 a 10##1 mole cu#2o. M##2. S##1 alors que par le graphite elle est de 1 a 10 mole cu#2o. M##2. S##1. La macrocinetique de reduction par le graphite de laitiers contenant feo ou fe#2o#3 est du premier ordre en concentration de cu#2o avec une constante de l'ordre de 10##4 a 10##3 s##1. La reduction n'est influencee ni par la temperature (autothermicite) ni par le brassage (auto-agitation par les bulles). Le gaz produit est du co#2. Cette production entraine un moussage du laitier avec des bulles millimetriques. Ce phenomene est decrit par un modele existant qui suppose que l'accroissement de la hauteur du bain est proportionnelle au debit de gaz. La constante de proportionnalite , qui est egale au temps de vie de la mousse, est d'environ 1s pour le laitier avec feo et 2s pour celui avec fe#2o#3. Chute en presence de gouttes de cuivre en suspension vers 0,2s. Une partie de la reduction se fait par contact direct entre le laitier et le graphite. La reduction du fer qui se produit alors est reversible et le metal qui decante apres un temps de sejour de 5 minutes environ est en equilibre avec le laitier. Le co produit au contact entre graphite et gaz est oxyde en co#2 dans la mousse.