BE1008097A6

BE1008097A6 - Procede de destruction des oxydes d'azote des fumees d'agglomeration des minerais de fer.

Info

Publication number: BE1008097A6
Application number: BE9400229A
Authority: BE
Inventors: Jean-Marc Brouhon; Christian Josis; Vittorino Tusset
Original assignee: Centre Rech Metallurgique
Priority date: 1994-02-28
Filing date: 1994-02-28
Publication date: 1996-01-16

Abstract

On introduit de l'ammoniac et éventuellement de l'oxygène dans les fumées d'agglomération et on recycle ces fumées dans une zone de la couche agglomérée dont la température de surface est inférieure à 400 degrés C, et de préférence comprise entre 350 degrés et 150 degrés C. On utilise les oxydes de fer et/ou les ferrites de chaux présents dans le minerai aggloméré, comme catalyseur des réactions de réduction des oxydes d'azote des fumées. De préférence, on règle la quantité d'ammoniac en fonction de la teneur en NOx des fumées, de telle façon que les fumées recyclées présentent, dans la zone de réaction, un rapport molaire NH3/NOx compris entre 0,6 et 0,9.

Description

Procédé de destruction des oxydes d'azote des fumées d'agglomération des minerais de fer.

La présente invention concerne un procédé de destruction des oxydes d'azote des fumées d'agglomération des minerais de fer.

Il convient de préciser d'emblée que le terme d'agglomération comprend aussi bien l'agglomération sur grille, que d'autres techniques de préparation de minerais de fer, en particulier la pelletisation.

Le processus d'agglomération proprement dit consiste essentiellement à déposer sur une grille mobile un mélange de minerai de fer et de combustible solide, généralement du poussier de coke, à enflammer cette couche à sa surface supérieure et à aspirer de l'air à travers le mélange pour faire progresser la combustion sur toute l'épaisseur de la couche. En raison du mouvement continu de la grille, la zone de combustion, habituellement appelée front de flamme, forme sensiblement un plan incliné vers le bas dans le sens du déplacement de la grille. En fin d'opération, on obtient un gâteau aggloméré de minerai de fer qui, concassé et criblé, constitue une charge de qualité pour les hauts-fourneaux.

Cette technique, largement utilisée, nécessite d'énormes quantités d'air, aspirées par des boîtes à vent disposées sous la grille mobile, et entraîne par conséquent la production de très grands volumes de fumées.

Celles-ci contiennent notamment des oxydes d'azote (NOx) et de soufre (SO2) provenant de la combustion du poussier de coke, en des quantités qui peuvent dépasser les limites imposées par les règlementations de protection de l'environnement.

Il est actuellement bien connu de réduire les oxydes d'azote NO de ces fumées au moyen d'ammoniac, en présence d'un catalyseur approprié. Ces réactions de réduction s'écrivent de manière simplifiée :
EMI1.1
catal.

4 NO + 4 NH3 + 0 < . 4 N + 6 H (1) catal.

2 NO2 + 4 NH3 + 0 3 N2 + 6 H20 (2)

On utilise pour ces réactions des catalyseurs conventionnels, bien connus dans la technique, tels que le platine, les oxydes de vanadium (VOg), de
EMI2.1
tungstène (W03) ou de molybdène (Moûg) sur un support de T10, AtOg ou Sitz. Ces catalyseurs sont très coûteux. De plus, ils sont utilisés sous la forme de lits catalytiques généralement fixes ; ceux-ci se colmatent progressivement et ils doivent être périodiquement régénérés ou renouvelés.

Par ailleurs, il est connu de recycler au moins une partie des fumées d'agglomération, généralement dans la bande d'agglomération elle-même, pour récupérer notamment leur chaleur sensible ou certains de leurs composants. Un tel recyclage ne provoque en général pas de destruction systématique des oxydes d'azote.

La présente invention a pour objet de proposer un procédé de destruction des oxydes d'azote (NOx) des fumées d'agglomération des minerais de fer qui ne présente pas les inconvénients ou les limitations précitées. Au contraire, le procédé proposé assure une destruction pratiquement totale des oxydes d'azote des fumées, tout en utilisant un catalyseur peu coûteux et en assurant un renouvellement permanent du lit catalytique.

Le procédé de l'invention est basé sur de récents travaux du demandeur, qui ont montré que, dans certaines conditions, le minerai de fer aggloméré constituait un catalyseur très efficace pour les réactions de réduction des oxydes d'azote indiquées plus haut.

Conformément à la présente invention, un procédé de destruction des oxydes d'azote des fumées d'agglomération des minerais de fer, dans lequel on recycle à l'agglomération au moins une partie desdites fumées, est caractérisé en ce que l'on introduit de l'ammoniac dans lesdites fumées et en ce que l'on recycle lesdites fumées dans une zone de la couche agglomérée dont la température de surface est inférieure à 400. C.

Selon la composition des fumées, il peut être nécessaire d'ajouter également de l'oxygène en quantité appropriée pour permettre le déroulement des réactions (1) (2) précitées.

L'ammoniac (NH3) peut être introduit sous forme gazeuse, soit seul soit en mélange avec d'autres constituants, par exemple dans des gaz de cokerie.

Il peut être injecté directement dans lesdites fumées recyclées ; il peut également être apporté par tout moyen approprié, par exemple par imprégnation du minerai aggloméré, par pulvérisation d'une solution ammoniacale dans les fumées ou par pulvérisation sur la surface supérieure de la couche agglomérée, ou encore par dépôt sur cette surface de substances contenant de l'ammoniac ou susceptibles d'en dégager.

L'oxygène peut également être injecté dans lesdites fumées recyclées sous forme gazeuse, soit à l'état industriellement pur soit en mélange avec d'autres constituants, notamment dans l'air ou un air enrichi.

Sous l'effet de l'aspiration, le mélange de fumées d'ammoniac et d'oxygène pénètre dans la partie supérieure de la couche de minerai, c'est-à-dire la partie qui est située à l'arrière du front de flamme. Cette partie de la matière est déjà agglomérée et elle se refroidit rapidement sous l'effet du flux gazeux qui la traverse.

Dans le sens de progression de la grille d'agglomération, la température de la surface supérieure de la couche de matières passe par un maximum, dans sa partie située sous la hotte d'allumage, puis elle décroît progressivement à mesure que le front de flamme descend à travers la couche. Elle peut décroître ainsi jusqu'à une valeur inférieure à 100'C, et pratiquement jusqu'à la température ambiante.

Suivant une mise en oeuvre particulière, on aspire ce mélange dans une zone de la couche agglomérée dans laquelle la température superficielle est comprise entre 3500C et 150'C. Dans ces zones, la partie agglomérée de la couche de matières présente une épaisseur suffisante pour que les réactions (1) (2) de réduction des oxydes d'azote puissent s'y produire, au contact des substances faisant office de catalyseur. Ces substances sont essentiellement l'oxyde de fer Fe203 et l es ferrites de chaux, produits par l'agglomération des minerais de fer.

Il peut être avantageux d'aspirer ce mélange dans une zone où la surface supérieure est relativement froide, par exemple inférieure à 200*C. Dans

une telle zone, la couche agglomérée présente pratiquement son épaisseur maximale et la durée de contact du mélange gazeux avec le catalyseur est importante. Les réactions précitées peuvent ainsi se dérouler dans des conditions optimales de temps et de température.

Suivant une autre caractéristique de l'invention, on règle la quantité d'ammoniac en fonction de la teneur en NOx des fumées recyclées, de telle façon que le mélange gazeux présente, dans la zone de réaction, un rapport molaire NH3/NOx compris entre 0,6 et 0,9. Ce réglage implique la mesure de la teneur en NOx des fumées. Dans ces conditions, la quantité de NH3 résiduel dans l'effluent gazeux est comprise entre 1 et 5 ppm.

Parallèlement à la destruction des NO, le procédé de l'invention permet de réaliser un abaissement des teneurs en SO et S03, notamment par les réactions suivantes :
EMI4.1
Ces réactions se déroulent également à une température inférieure à 300*C.

Elles transforment les oxydes de soufre 502 et 503 en sulfite et sulfate d'ammonium. De cette manière, le point de rosée acide des fumées peut également être notablement abaissé.

D'autres réactions secondaires favorables, notamment avec les composés fluorés comme l'acide fluorhydrique, sont égalemnt obtenues.

Le procédé de l'invention présente plusieurs avantages intéressants par rapport aux techniques connues. Il ne nécessite pas l'emploi de catalyseurs spéciaux coûteux ; au contraire, il utilise les propriétés catalytiques du lit aggloméré lui-même, qui est évidemment disponible gratuitement sur place. De plus, le mouvement de la grille d'agglomération assure le renouvellement permanent du lit catalytique, supprimant ainsi tout risque de colmatage comme il en existe dans les lits fixes.

Le procédé de l'invention n'est pas limité aux variantes qui viennent d'être exposées.

Il englobe notamment toute modification ou adaptation que pourrait y apporter un homme du métier, telle que le recyclage des fumées dans la zone de refroidissement d'une installation d'agglomération ou le recyclage de ces fumées dans un lit de pellets de minerai au lieu d'une couche d'aggloméré.

Claims

REVENDICATIONS 1. Procédé de destruction des oxydes d'azote des fumées d'agglomération des minerais de fer, dans lequel on recycle à l'agglomération au moins une partie desdites fumées, caractérisé en ce que l'on introduit de l'ammoniac dans lesdites fumées et en ce que l'on recycle lesdites fumées dans une zone de la couche agglomérée dont la température de surface est inférieure à 400*C.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on intro- duit également de l'oxygène dans lesdites fumées.
3. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'ammoniac est injecté directement sous forme gazeuse dans lesdites fumées.
4. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'ammoniac est introduit sous forme liquide dans lesdites fumées.
5. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on dispose sur ou dans la couche de minerai au moins une substance contenant de l'ammoniac ou susceptible d'en dégager.
6. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'oxygène est injecté directement sous forme gazeuse dans lesdites fumées.
7. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'on recycle lesdites fumées dans une zone de la couche agglomérée dont la température de surface est comprise entre 350. C et 150. C.
8. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'on utilise les oxydes de fer et/ou les ferrites de chaux, présents dans le minerai aggloméré, comme catalyseur des réactions de réduction des oxydes d'azote des fumées. <Desc/Clms Page number 7>
9. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'on règle la quantité d'ammoniac en fonction de la teneur en NO des fumées, de telle façon que les fumées recyclées présentent, dans la zone de réaction, un rapport molaire NH3/NOx compris entre 0,6 et 0,9.