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Procédé de préparation de matières ferrifères en vue de leur agglomération sur bande.
La présente invention concerne un procédé de préparation de matières ferrifères en vue de leur agglomération sur bande.
Dans la technique classique de l'agglomération des minerais, en particulier des minerais de fer, sur une bande sans fin, on forme un mélange de toutes les matières mises en oeuvre, à savoir les minerais, le combustible, les matières d'addition et les matières recyclées. On granule ce mélange en présence d'une certaine quantité d'eau afin qu'il présente une bonne perméabilité, puis on le dépose sur la bande et on brûle le combustible de façon à obtenir l'aggloméré désiré.
Il existe actuellement d'importantes quantités de matières ferrifères qui ne sont pas utilisables dans le procédé classique d'agglomération qui vient d'être rappelé. Il s'agit de matières fines et ultra-fines, dont la dimension est inférieure respectivement à 1 mm et à 0,5 mm. Ces matières résultent en particulier de certains procédés de préparation ou de traitement des minerais ; on trouve également des matières de cette nature notamment dans les poussières et dans les boues de haut fourneau et d'aciérie ainsi que dans les boues de décapage. Des matières aussi fines nuisent aux procédés classiques d'agglomération, car elles provoquent une dégradation de la perméabilité du mélange déposé sur la bande.
Pourtant, l'utilisation de ces matières présente à la fois un intérêt économique et un avantage écologique. En effet, leur prix est moins élevé que celui des matières ferrifères qui constituent la charge traditionnelle des bandes d'agglomération. Par ailleurs, elle permet de diminuer fortement les quantités déversées dans les décharges ; elle contribue ainsi à favoriser la protection de l'environnement et à réduire le coût des entreposages en décharge.
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On connaît bien entendu divers procédés de prétraitement des matières ferrifères fines, en vue de l'agglomération, tels que la pelletisation et le malaxage. Il s'agit de procédés généralement coûteux et qui nécessitent des installations importantes.
La présente invention a pour objet de proposer une autre voie, facilitant la mise en oeuvre de ces matières fines et ultra-fines dans un processus classique d'agglomération.
Conformément à la présente invention, un procédé de préparation de matières ferrifères, en vue de leur agglomération sur bande est caractérisé en ce que l'on prépare un mélange de matières ferrifères contenant une proportion de matières fines ou ultrafines, en ce que l'on compacte mécaniquement ledit mélange et en ce que l'on forme des corps compactés dont la plus grande dimension est inférieure à 60 mm.
Dans ce cadre, la taille des corps compactés peut varier selon l'objectif poursuivi et selon la nature des matières éventuellement présentes dans le mélange avec lesdites matières fines ou ultrafines. En particulier, lesdits corps ne doivent pas compromettre la perméabilité du mélange ou la qualité de l'aggloméré. Il est apparu cependant que la taille desdits corps était avantageusement comprise entre 1 et 50 mm, et de préférence encore entre 5 et 20 mm.
On peut ajouter audit mélange un liant, tel qu'un déchet organique provenant par exemple de l'industrie agro-alimentaire ; on peut également lui ajouter une matière favorisant l'agglomération, telle que la castine ou la magnésie.
La compression mécanique dudit mélange, assurée par le compactage, est en principe effectuée à la température ambiante ; elle peut cependant être effectuée à toute autre température nécessaire pour assurer par exemple l'efficacité maximale du liant.
Le compactage peut être opéré par tout moyen mécanique connu en soi, en particulier par extrusion, par briquetage à la presse, par
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laminage entre deux cylindres à rainures ou à alvéoles, ou par laminage entre deux cylindres lisses suivi de fragmentation.
La proportion de matières fines ou ultra-fines dans le mélange peut être aussi faible qu'on le désire ; il n'est cependant pas intéressant d'incorporer moins de 10 % en poids de ces matières dans le mélange, car dans ce cas, le mélange peut encore être assez aisément granulé de manière traditionnelle. Par contre, cette proportion peut atteindre 100 % des matières ferrifères du mélange.
Le présent procédé a notamment pour but de produire des corps compactés denses, à partir desdites matières fines ou ultra-fines. A cet effet, la compression mécanique requise doit conduire à une porosité de 10 % au maximum, et de préférence de 5 % au maximum dans ces corps.
Selon une caractéristique supplémentaire du procédé de l'invention, on ajoute auxdits corps une matière combustible destinée à assurer leur agglomération lors de la cuisson ultérieure sur la bande.
Cette matière combustible peut elle-même être une matière fine ou ultra-fine, par exemple du poussier de coke. Elle peut être mélangée aux matières ferrifères fines ou ultra-fines, de façon à être incorporée aux corps denses formés par compactage. Il est cependant apparu qu'en raison de la densité élevée de ces corps, il était très difficile d'assurer la combustion correcte des matières combustibles qu'ils contiennent.
Il est dès lors avantageux de disposer la matière combustible autour des corps denses en matières ferrifères, notamment sous la forme d'un enrobage individuel. A cet effet, on peut produire les corps denses par exemple dans un premier jeu de cylindres, puis les saupoudrer de combustible que l'on compacte ensuite pour former un enrobage dans un second jeu de cylindres.
Les corps denses, enrobés ou non de combustible, peuvent être ajoutés à tout moment au mélange d'agglomération usuel. Ils peuvent
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notamment être mêlés aux granules sortant du granulateur, sans être eux-mêmes passés dans ce granulateur.
Dans certains cas, il peut cependant être avantageux d'introduire de tels corps denses dans le granulateur.
En effet, on sait que certains minerais manquent de"nuclei", c'est-à-dire de germes de granulation constitués par des grains de minerai grossiers, par exemple supérieurs à 1 mm. Normalement, ces nuclei sont à la base du processus de granulation en accrochant les particules fines, en présence d'eau, pour former les granules. Les minerais précités, pauvres en nuclei, sont dès lors difficiles à granuler et ils ne peuvent pratiquement pas être agglomérés.
Suivant une caractéristique intéressante de l'invention, on utilise de tels corps denses comme nuclei pour la granulation du mélange de matières ferrifères, en particulier dans le cas de minerais pauvres en nuclei. Dans le cadre de l'invention, les matières ferrifères fines ou ultra-fines peuvent être considérées comme un minerai pauvre en nuclei. Il est dès lors possible de produire des corps denses relativement petits à partir de ces matières fines ou ultra-fines, puis d'utiliser ces petits corps denses pour la granulation de ces mêmes matières fines ou ultra-fines.
Cette variante permet de ne densifier qu'une partie de ces matières, et d'utiliser le solde de façon plus conventionnelle dans un granulateur.
Il ne sortirait évidemment pas du cadre de l'invention d'effectuer une ou plusieurs opérations connues en soi en particulier un préséchage ou une préréduction, totale ou partielle, des matières fines ou ultra-fines précitées avant leur compactage.
Le procédé de l'invention permet d'utiliser des matières premières moins coûteuses et de recycler des déchets ferrifères à l'agglomération, sans influencer défavorablement le coût et la qualité des agglomérés produits. Il permet également d'utiliser des combus-
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tibles très fins tout en optimisant l'emploi du combustible dans les enrobages des corps denses. Il permet enfin d'utiliser des minerais difficiles à granuler, en proposant la fabrication et l'emploi de nuclei artificiels.
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Process for the preparation of ferrous materials with a view to their agglomeration on a strip.
The present invention relates to a process for the preparation of ferrous materials with a view to their agglomeration on a strip.
In the conventional technique of the agglomeration of ores, in particular iron ores, on an endless belt, a mixture of all the materials used is formed, namely the ores, the fuel, the additives and recycled materials. This mixture is granulated in the presence of a certain amount of water so that it has good permeability, then it is deposited on the strip and the fuel is burned so as to obtain the desired agglomerate.
Currently, there are large quantities of iron materials which cannot be used in the conventional agglomeration process which has just been mentioned. These are fine and ultra-fine materials, the dimensions of which are less than 1 mm and 0.5 mm respectively. These materials result in particular from certain ore preparation or treatment processes; materials of this nature are also found in particular in dust and in blast furnace and steelworks sludge as well as in pickling sludge. Such fine materials are detrimental to conventional agglomeration processes because they cause degradation of the permeability of the mixture deposited on the strip.
However, the use of these materials presents both an economic interest and an ecological advantage. Indeed, their price is lower than that of the iron materials which constitute the traditional load of the agglomeration bands. Furthermore, it makes it possible to greatly reduce the quantities discharged into landfills; it thus contributes to promoting environmental protection and reducing the cost of landfill storage.
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Of course, various processes for the pretreatment of fine iron materials are known for the purpose of agglomeration, such as pelletization and kneading. These processes are generally expensive and require large installations.
The object of the present invention is to propose another way, facilitating the use of these fine and ultra-fine materials in a conventional agglomeration process.
In accordance with the present invention, a process for the preparation of iron materials, with a view to their agglomeration on a strip, is characterized in that a mixture of iron materials containing a proportion of fine or ultra-fine materials is prepared, in that one mechanically compacts said mixture and in that compacted bodies are formed whose largest dimension is less than 60 mm.
In this context, the size of the compacted bodies can vary according to the objective pursued and according to the nature of the materials possibly present in the mixture with said fine or ultra-fine materials. In particular, said bodies must not compromise the permeability of the mixture or the quality of the agglomerate. It appeared however that the size of said bodies was advantageously between 1 and 50 mm, and more preferably between 5 and 20 mm.
A binder can be added to the mixture, such as organic waste from, for example, the food industry; we can also add to it a material favoring agglomeration, such as limestone or magnesia.
The mechanical compression of said mixture, ensured by compacting, is in principle carried out at ambient temperature; it can however be carried out at any other temperature necessary for ensuring, for example, the maximum efficiency of the binder.
The compaction can be carried out by any mechanical means known per se, in particular by extrusion, by briquetting with the press, by
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rolling between two cylinders with grooves or cells, or by rolling between two smooth cylinders followed by fragmentation.
The proportion of fine or ultra-fine materials in the mixture can be as low as desired; it is however not advantageous to incorporate less than 10% by weight of these materials in the mixture, because in this case, the mixture can still be fairly easily granulated in the traditional manner. On the other hand, this proportion can reach 100% of the iron materials of the mixture.
The aim of the present process is in particular to produce dense compacted bodies, from said fine or ultra-fine materials. To this end, the mechanical compression required must lead to a porosity of 10% at most, and preferably 5% at most in these bodies.
According to an additional characteristic of the process of the invention, a combustible material is added to said bodies intended to ensure their agglomeration during subsequent cooking on the strip.
This combustible material can itself be a fine or ultra-fine material, for example coke dust. It can be mixed with fine or ultra-fine iron materials, so as to be incorporated into dense bodies formed by compaction. However, it appeared that due to the high density of these bodies, it was very difficult to ensure the correct combustion of the combustible materials which they contained.
It is therefore advantageous to arrange the combustible material around the dense bodies of ferrous materials, in particular in the form of an individual coating. For this purpose, the dense bodies can be produced for example in a first set of cylinders, then sprinkle them with fuel which is then compacted to form a coating in a second set of cylinders.
The dense bodies, coated or not with fuel, can be added at any time to the usual agglomeration mixture. They can
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in particular be mixed with the granules leaving the granulator, without themselves having passed through this granulator.
In certain cases, it may however be advantageous to introduce such dense bodies into the granulator.
Indeed, it is known that certain ores lack "nuclei", that is to say granulation germs constituted by coarse ore grains, for example greater than 1 mm. Normally, these nuclei are the basis of the granulation process by hooking the fine particles, in the presence of water, to form the granules. The aforementioned minerals, poor in nuclei, are therefore difficult to granulate and they can practically not be agglomerated.
According to an advantageous characteristic of the invention, such dense bodies are used as nuclei for the granulation of the mixture of ferrous materials, in particular in the case of ores poor in nuclei. In the context of the invention, the fine or ultra-fine ferrous materials can be considered as a mineral poor in nuclei. It is therefore possible to produce relatively small dense bodies from these fine or ultra-fine materials, then to use these small dense bodies for the granulation of these same fine or ultra-fine materials.
This variant makes it possible to densify only part of these materials, and to use the balance in a more conventional manner in a granulator.
It would obviously not depart from the scope of the invention to carry out one or more operations known per se, in particular a pre-drying or a pre-reduction, total or partial, of the aforementioned fine or ultra-fine materials before their compaction.
The process of the invention makes it possible to use less expensive raw materials and to recycle iron waste to the agglomeration, without adversely influencing the cost and the quality of the agglomerates produced. It also allows the use of fuel-
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very fine targets while optimizing the use of fuel in the coatings of dense bodies. Finally, it allows the use of minerals that are difficult to granulate, by proposing the manufacture and use of artificial nuclei.