<Desc/Clms Page number 1>
Procédé d'élimination du soufre des fumées d'agglomération des minerais de fer.
La présente invention concerne un procédé d'élimination du soufre des fumées d'agglomération des minerais de fer.
Le processus d'agglomération des minerais de fer est bien connu dans la technique.
Brièvement, on rappellera simplement ici qu'il consiste à déposer sur une bande d'agglomération, esssentiellement formée d'une grille mobile sans fin, une couche d'un mélange de minerais de fer, de combustible solide, généralement du poussier de coke, et de diverses matières d'addition ; à enflammer cette couche à sa surface supérieure au moyen de brûleurs disposés dans une hotte d'allumage ; et à aspirer de l'air à travers le mélange, par des boîtes à vent situées sous la bande, pour faire progresser la combustion du combustible solide sur toute l'épaisseur de la couche. On obtient finalement, à l'extrémité de sortie de la bande d'agglomération, un gâteau aggloméré de minerai de fer destiné, après refroidissement, concassage et criblage, à être chargé dans un haut-fourneau.
Cette technique, largement utilisée, nécessite d'importantes quantités d'air pour entretenir la combustion et entraîne par conséquent la production de très grands volumes de fumées. Celles-ci contiennent diverses substances, en particulier des oxydes de soufre 502 et 503 résultant de la combustion du soufre présent notamment dans le combustible solide et les matières d'addition ; ces substances peuvent se trouver dans les fumées en des quantités dépassant les limites imposées par les règlementations de protection de l'environnement.
Il existe actuellement dans la technique de nombreux procédés de désulfuration des fumées d'agglomération, dans lesquels on prélève la totalité ou une partie, généralement importante, des fumées pour les soumettre à un traitement approprié avant leur rejet à l'atmosphère. Ces procédés de traitement requièrent des installations volumineuses et donc coûteuses, et génèrent le plus souvent de grandes quantités de sous-produits qu'il faut ensuite retraiter ou déposer en décharges contrôlées.
<Desc/Clms Page number 2>
Il est également connu de recycler une partie des fumées d'agglomération dans l'air aspiré à travers la couche de mélange, en utilisant une hotte de recyclage recouvrant entièrement ou partiellement la bande d'agglomération ; cette technique permet notamment de limiter le volume des fumées rejetées à l'atmosphère.
Ce recyclage ne provoque en général qu'une élimination indirecte et très limitée des oxydes de soufre.
La présente invention a pour objet de proposer un procédé d'élimination du soufre des fumées d'agglomération des minerais de fer, qui ne nécessite pas de grandes installations et qui ne forme pas de sous-produits requérant un traitement particulier.
L'objectif de la présente invention est de fixer le soufre des fumées dans un composé approprié, d'incorporer ce composé à l'aggloméré et de le transférer, via cet aggloméré, dans la charge du haut-fourneau puis dans le laitier de haut-fourneau.
Conformément à la présente invention, un procédé d'élimination du soufre des fumées d'agglomération des minerais de fer, dans lequel on recycle au moins une partie desdites fumées d'agglomération, est caractérisé en ce que l'on chauffe lesdites fumées au moyen d'au moins un brûleur, en ce que l'on injecte dans lesdites fumées au moins un agent désulfurant capable de former, à haute température, un composé solide stable avec le soufre présent dans lesdites fumées, en ce que l'on recycle les fumées ainsi traitées dans une hotte, dite hotte de recyclage, recouvrant au moins une partie de la bande d'agglomération, et en ce que l'on recueille ledit composé solide stable de soufre dans la matière agglomérée produite sur la bande d'agglomération.
De préférence, ledit agent désulfurant est injecté, au moins en partie, dans la flamme dudit brûleur et/ou à proximité immédiate de celle-ci.
Au sens de la présente demande, un composé solide stable du soufre est une substance, formée par réaction du soufre présent dans les fumées avec ledit agent désulfurant, qui ne se décompose pas au moins dans les conditions physico-chimiques régnant dans la partie supérieure du haut-fourneau ; ces conditions sont essentiellement la température, la pression et la composition chimique des matières rencontrées.
Il va de soi que la stabilité physico-chimique évoquée ici ne concerne que le composé luimême, et ne s'étend pas obligatoirement à l'eau d'hydratation éventuelle que ce composé pourrait contenir à la suite des réactions ayant conduit à sa formation.
<Desc/Clms Page number 3>
Suivant une mise en oeuvre particulière, on prélève une fraction desdites fumées d'agglomération particulièrement chargée en oxydes de soufre, on chauffe lesdites fumées à une température comprise entre 6000C et 12000C au moyen d'un ou de plusieurs brûleurs, qui sont de préférence des brûleurs à gaz, et on injecte ledit agent désulfurant directement dans et/ou à proximité immédiate des flammes desdits brûleurs.
Les hautes températures atteintes assurent une cinétique élevée des réactions chimiques et une élimination pratiquement totale du soufre des fumées ainsi traitées.
Lesdits brûleurs peuvent être disposés dans ladite hotte de recyclage qui recouvre, partiellement ou entièrement, la bande d'agglomération. Il s'est cependant avéré intéressant de disposer ces brûleurs dans un réacteur de désulfuration, distinct de la hotte précitée, dans lequel on introduit d'une part les fumées et d'autre part l'agent désulfurant.
On pourrait en principe utiliser tout agent désulfurant capable de réagir avec les oxydes de soufre des fumées et de former ainsi un composé solide stable, comme on l'a indiqué plus haut. Il faut cependant considérer que, sous l'effet de l'aspiration exercée par les boîtes à vent, les gaz présents dans la hotte sont aspirés à travers la couche de matières à agglomérer. Celle-ci joue le rôle d'un filtre pour ledit composé solide stable de soufre, qu'elle retient et qui est ainsi exposé aux conditions, notamment de température, régnant au sein de cette couche pendant l'agglomération.
Il est dès lors essentiel que ledit composé de soufre reste stable également dans ces conditions, afin qu'il puisse subsister dans l'aggloméré produit. A cet égard, il est particulièrement intéressant d'injecter un agent désulfurant comprenant un composé de calcium, tel que la chaux (CaO ou Ca[OHI2) ou la castine (CaCO,) ; un tel agent désulfurant permet en effet de former un composé tel que le sulfate (CaSO,) et/ou le sulfite (CaS03) de calcium, éventuellement sous forme hydratée (gypse), qui est stable aussi bien à l'agglomération que dans la partie supérieure du haut-fourneau.
La figure unique ci-jointe illustre schématiquement le procédé qui fait l'objet de la présente invention. L'installation d'agglomération y est représentée de manière fortement simplifiée, pour des raisons de clarté du dessin.
<Desc/Clms Page number 4>
De façon connue, cette installation d'agglomération comprend une bande mobile sans fin 1, une trémie de chargement 2, une hotte d'allumage 3 équipée de brûleurs 4, et une série de boîtes à vent 5 disposées sous la bande 1. La trémie de chargement 2 dépose sur la bande 1 une couche 6 d'épaisseur uniforme de matières à agglomérer, et les brûleurs 4 de la hotte d'allumage 3 assurent l'inflammation du combustible présent dans la partie supérieure de ces matières.
Ensuite, la cuisson des matières progresse jusqu'au déchargement de l'aggloméré en fin de bande, les fumées de combustion étant continuellement aspirées par les boîtes à vent 5.
En application du procédé proposé ici, une partie de ces fumées est captée séparément et envoyée dans un réacteur de désulfuration 7. Le reste des fumées, qui peut par exemple contenir moins d'oxydes de soufre, est traité de la manière habituelle, symbolisée par la flèche en trait interrompu 8.
Les fumées arrivant dans le réacteur de désulfuration 7 sont portées à haute température, par exemple entre 6000C et 1200 C, par des brûleurs 9 et un agent désulfurant 10, répondant aux conditions énoncées plus haut, par exemple la castine, est injecté dans ce réacteur 7. Il y réagit avec les oxydes de soufre présents dans les fumées, pour former du sulfate et/ou du sulfite de calcium, comme on l'a indiqué plus haut. Ces réactions se déroulent avec une cinétique élevée, en raison des hautes températures régnant dans le réacteur 7.
Selon une variante particulièrement intéressante du procédé, permettant notamment de limiter les frais d'investissement de l'installation, le réacteur 7 peut consister en une simple conduite de recyclage des fumées.
Ensuite, les fumées traitées 11 sont recyclées dans une hotte 12 couvrant la bande d'agglomération 1, afin de récupérer leur importante chaleur sensible et d'incorporer le (s) composé (s) sulfuré (s) formé (s), par exemple du CaS04, à l'aggloméré. Ce recyclage doit toutefois être accompagné d'un ajout d'air frais 13, avant et/ou dans la hotte 12. pour augmenter la teneur en oxygène des fumées traitées.
Dans certains cas, notamment pour limiter la consommation de réactif de désulfuration, il peut être intéressant de récupérer une partie des particules solides
<Desc/Clms Page number 5>
entraînées par les fumées traitées 11 en soumettant ces fumées à une étape de séparation grossière 14. Cette séparation permet de recycler une fraction 15 du réactif de désulfuration non consommé.
D'autres variantes possibles ne sont pas illustrées ici parce qu'elles se comprennent aisément par une simple description. Il s'agit de variantes dans lesquelles on opère un fractionnement du recyclage des fumées traitées 11 et de l'air d'appoint 13, le recyclage étant ici réalisé sur une portion choisie de la bande d'agglomération recouverte par la hotte 12, le reste de la bande étant classiquement alimenté en air frais.
Le présent procédé permet d'opérer une élimination importante du soufre présent dans les fumées d'agglomération, sans nécessiter de grandes transformations des installations existantes. Il permet en plus de moduler la quantité de fumées recyclées, notamment en fonction de la distribution de leur teneur en soufre le long de la bande d'agglomération. Enfin, la présence d'un composé de soufre, stable à l'agglomération et dans la partie supérieure du haut-fourneau, ne perturbe pas le fonctionnement de ces engins et ne dégrade pas la qualité de l'aggloméré, respectivement de la fonte, qu'ils produisent.
<Desc / Clms Page number 1>
Process for removing sulfur from the agglomeration fumes of iron ores.
The present invention relates to a process for removing sulfur from the agglomeration fumes of iron ores.
The process of agglomerating iron ores is well known in the art.
Briefly, it will simply be recalled here that it consists in depositing on a agglomeration strip, essentially formed of an endless mobile grid, a layer of a mixture of iron ores, solid fuel, generally coke dust, and various addition materials; igniting this layer on its upper surface by means of burners arranged in an ignition hood; and sucking air through the mixture, through wind boxes located under the strip, to advance the combustion of solid fuel over the entire thickness of the layer. Finally, at the outlet end of the agglomeration strip, there is obtained an agglomerated cake of iron ore intended, after cooling, crushing and screening, to be loaded into a blast furnace.
This widely used technique requires large amounts of air to maintain combustion and therefore results in the production of very large volumes of smoke. These contain various substances, in particular sulfur oxides 502 and 503 resulting from the combustion of the sulfur present in particular in the solid fuel and the additives; these substances can be found in smoke in quantities exceeding the limits imposed by environmental protection regulations.
There are currently many techniques in the art for desulphurization of agglomeration flue gases, in which all or a generally large part of the flue gases are removed in order to subject them to an appropriate treatment before being discharged into the atmosphere. These treatment processes require large and therefore expensive installations, and most often generate large quantities of by-products which must then be reprocessed or deposited in controlled landfills.
<Desc / Clms Page number 2>
It is also known to recycle part of the agglomeration fumes in the air sucked through the mixing layer, using a recycling hood covering the agglomeration strip entirely or partially; this technique notably makes it possible to limit the volume of fumes released to the atmosphere.
This recycling generally causes only an indirect and very limited elimination of the sulfur oxides.
The object of the present invention is to provide a process for removing sulfur from the agglomeration fumes of iron ores, which does not require large installations and which does not form by-products requiring special treatment.
The objective of the present invention is to fix the sulfur in the fumes in an appropriate compound, to incorporate this compound into the agglomerate and to transfer it, via this agglomerate, into the feed of the blast furnace and then into the slag from the top -furnace.
According to the present invention, a process for removing sulfur from the agglomeration fumes of iron ores, in which at least part of said agglomeration fumes is recycled, is characterized in that said fumes are heated by means at least one burner, in that one injects into said fumes at least one desulfurizing agent capable of forming, at high temperature, a stable solid compound with the sulfur present in said fumes, in that the fumes thus treated in a hood, known as a recycling hood, covering at least part of the agglomeration strip, and in that said stable solid sulfur compound is collected in the agglomerated material produced on the agglomeration strip.
Preferably, said desulfurizing agent is injected, at least in part, into the flame of said burner and / or in the immediate vicinity thereof.
Within the meaning of the present application, a stable solid sulfur compound is a substance, formed by reaction of the sulfur present in the fumes with said desulfurizing agent, which does not decompose at least under the physicochemical conditions prevailing in the upper part of the blast furnace ; these conditions are essentially the temperature, the pressure and the chemical composition of the materials encountered.
It goes without saying that the physico-chemical stability mentioned here only concerns the compound itself, and does not necessarily extend to the possible water of hydration that this compound could contain following the reactions which led to its formation.
<Desc / Clms Page number 3>
According to a particular implementation, a fraction of said agglomeration fumes particularly charged with sulfur oxides is taken, said fumes are heated to a temperature between 6000C and 12000C by means of one or more burners, which are preferably gas burners, and said desulphurizing agent is injected directly into and / or in the immediate vicinity of the flames of said burners.
The high temperatures reached ensure high kinetics of the chemical reactions and virtually complete elimination of the sulfur from the fumes thus treated.
Said burners can be placed in said recycling hood which covers, partially or entirely, the agglomeration strip. However, it has proved advantageous to have these burners in a desulphurization reactor, distinct from the aforementioned hood, into which the fumes are introduced on the one hand and the desulfurizing agent on the other hand.
One could in principle use any desulphurizing agent capable of reacting with the sulfur oxides of the fumes and thus of forming a stable solid compound, as indicated above. It must however be considered that, under the effect of the suction exerted by the wind boxes, the gases present in the hood are sucked through the layer of material to be agglomerated. This plays the role of a filter for said stable solid sulfur compound, which it retains and which is thus exposed to the conditions, in particular of temperature, prevailing within this layer during agglomeration.
It is therefore essential that said sulfur compound also remains stable under these conditions, so that it can remain in the agglomerate produced. In this regard, it is particularly advantageous to inject a desulphurizing agent comprising a calcium compound, such as lime (CaO or Ca [OHI2) or castine (CaCO,); such a desulphurizing agent in fact makes it possible to form a compound such as calcium sulphate (CaSO 3) and / or sulphite (CaSO 3), optionally in hydrated form (gypsum), which is stable both in agglomeration and in upper part of the blast furnace.
The single attached figure schematically illustrates the process which is the subject of the present invention. The agglomeration facility is shown in a highly simplified manner, for reasons of clarity of the drawing.
<Desc / Clms Page number 4>
In known manner, this agglomeration installation comprises an endless moving strip 1, a loading hopper 2, an ignition hood 3 equipped with burners 4, and a series of wind boxes 5 arranged under the strip 1. The hopper loading 2 deposits on the strip 1 a layer 6 of uniform thickness of materials to be agglomerated, and the burners 4 of the ignition hood 3 ensure the ignition of the fuel present in the upper part of these materials.
Then, the cooking of the materials progresses until the agglomerate is unloaded at the end of the strip, the combustion fumes being continuously sucked in by the wind boxes 5.
In application of the process proposed here, part of this smoke is collected separately and sent to a desulphurization reactor 7. The rest of the smoke, which may for example contain less sulfur oxides, is treated in the usual way, symbolized by dashed arrow 8.
The fumes arriving in the desulphurization reactor 7 are brought to high temperature, for example between 6000C and 1200 C, by burners 9 and a desulphurizing agent 10, meeting the conditions set out above, for example castine, is injected into this reactor 7. It reacts with the sulfur oxides present in the smoke, to form sulphate and / or calcium sulphite, as indicated above. These reactions take place with high kinetics, due to the high temperatures prevailing in reactor 7.
According to a particularly advantageous variant of the process, making it possible in particular to limit the investment costs of the installation, the reactor 7 can consist of a simple flue recycling pipe.
Then, the treated fumes 11 are recycled in a hood 12 covering the agglomeration strip 1, in order to recover their significant sensible heat and to incorporate the sulfur compound (s) formed, for example CaS04, to the agglomerate. This recycling must however be accompanied by the addition of fresh air 13, before and / or in the hood 12. to increase the oxygen content of the treated fumes.
In certain cases, in particular to limit the consumption of desulfurization reagent, it may be advantageous to recover a part of the solid particles.
<Desc / Clms Page number 5>
entrained by the treated fumes 11 by subjecting these fumes to a coarse separation step 14. This separation makes it possible to recycle a fraction 15 of the non-consumed desulfurization reagent.
Other possible variants are not illustrated here because they are easily understood by a simple description. These are variants in which there is a fractionation of the recycling of the treated fumes 11 and of the make-up air 13, the recycling here being carried out on a selected portion of the agglomeration strip covered by the hood 12, the rest of the strip being conventionally supplied with fresh air.
The present process makes it possible to effect a significant elimination of the sulfur present in the agglomeration fumes, without requiring major transformations of the existing installations. It also makes it possible to modulate the quantity of recycled fumes, in particular as a function of the distribution of their sulfur content along the agglomeration strip. Finally, the presence of a sulfur compound, stable in the agglomeration and in the upper part of the blast furnace, does not disturb the operation of these machines and does not degrade the quality of the agglomerate, respectively of the cast iron, that they produce.