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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de BREVET D'INTENTION par :
EMI1.1
'Société dite: GEAIDIAE IRON C 014Ti'.AN'3i' demeurant: 71 Broadway NEW-YORK City (Etats-Unis d'Amérique) pour: -Traitement des minerais de fer et leur équivalent.
La Société Demanderesse est au courant du procède d'obtention de fer par réduction de son minerai. procédé dans lequel un mélange du minerai et de combustible car- boné solide est traité dans un four rotatif en substance horizontal au-dessous de la température de fusion du fer.
La présente invention est relative à un perfectionnement spécifique de oe procède.
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Dans le procédé mentionnée ci-dessus, le minerai, par exemple,peut se composer principalement d'oxyde de fer Fe2O3.Le minerai sous la forme granulaire est amené travers un four rotatif légèrement incliné dans le- quel il est continuellement agité et à travers lequel il avance graduellement vers l'extrémité de décharge; dans ce four préalablement,il est chauffé en substanoe ou approximativement à la température à laquelle doit se faire sa réduction dans un four suivant.De même aus- si, il peut être réduit en partie dans le premier four.
Le minerai qui a subi ainsi un chauffage préalable pas- se ensuite à un second four similaire dans lequel il est mélangé aveo une matière carbonée réduite en par- celles de petites dimensions, le mélange de cette ma- tière et de ce minerai étant soumis à l'agitation et amené dans le second four de la même manière que dans le premier. Le mélange de la matière carbonée aveo le minerai amène l'agent de réduction (le carbone)en con- tact intime avec le minerai, de manière à assurer une réduction rapide et efficace.
Dans le second four, par conséquent , l'oxyde de fer est réduit en substance ou d'une manière complète en fer métallique sous une forme granulaire,au- quel sont mécaniquement mélangées des impuretés se pré- sentant également sous une forme granulaire.Le combus- tible et l'air amenés à ce second four subissent une combustion plus ou moins complète; les gaz ohauds qui sortent de oe second four contiennent un grand pour-oen- tage d'oxyde de carbone. Ceci constitue le gaz qui est employé pour chauffer préalablement la charge dans le premier four, de l'air additionnel étant introduit dans
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le premier four,avec ou sans supplément de combustible , pour assurer la combustion complète du gaz de chauffage préalable.
La. réduction dans le second four a lieu dans une large mesure dans une atmosphère d'oxyde de carbone qui est converti en partie en gaz carbonique par réduction du minerai de fer,le bioxyde venant alors en contact avec le carbone et étant réduit à 200 ,pour, à son tour, réduire davantage d'oxyde de fer.
S'il y a un trop grand pourcentage de 002,le fer est apte à se réoxyder.Pour oe motif,l'at- mosphère est maintenue autant que possible exempte de CO2. La température est maintenue à un degré suffisam- ment élevé pour assurer la réduction du minerai,mais a un degré insuffisant pour provoquer toute sudation ou fusion des parties métalliques produites.La tempé- rature est maintenue de préférence aux environs de 9000 0.
Etant donné que le fer réduit chaud provenant du second four est extrment exposé à l'oxy- dation, on le transfère à un troisième four ou cylindre rotatif dans lequel il est refroidi sans être exposé à une quantité substantielle quelconque d'air ou autre gaz oxydant. Oe n'est qu'après qu'il a été refroidi au-dessous du point auquel il est particulièrement susceptible de s'oxyder,qu'il passe à l'air extérieur , que les impuretés sont séparées et que tout traitement subséquent est effectué.
Ce qui caractérise le procédé oi-deasus c'est qu'il n'y a pas d'introduction de matières l'ex- ception de l'agent de réduction carboné. Conformément
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au présent procédé, on propose iai d'introduire du oharbon,plutôt que tout autre élément carboné spé- cifique et d'introduire en plus une certaine quantité de chaux.
L'introduction du charbon et de la ohaux dans le minerai chaud, a lieu de préférence au moment où le minerai entre dans le four de chauffage pré- alable ou de réchauffement.Cela revient à dire que la chaux sera habituellement introduite dans le four de chauffage préalable.Toutefois, dans certains cas, par exemple lorsque des minerais pyritiques (ceux qui contiennent des sulfures métalliques) doivent être traités, la chaux sera ajoutée à la charge dans le four de réduction de façon à empêcher toute consom- mation excessive de chaux. Dans un cas comme dans l'autre, la chaux retient le soufre dans le charbon de façon à empêcher ou diminuer l'inclusion de soufre dans les parcelles de fer réduites.
Un caractéristique importante du pré- sent procédé consiste à ajouter au minerai de fer pen- dant sa réduction un léger pourcentage de matière destinée à se combiner avec le soufre et à former un composé d'une nature telle qu'il sera éventuellement retenu par la scorie de l'aoieration ultérieure.La matière qui convient le mieux dans ce but est la chaux et, dans ce cas, le procédé d'aoieration subséquent doit être évidemment réalisé selon la méthode basique, des précautions étant prises pour s'assurer que la scorie ne devienne jamais , même temporairement,d'une nature autre que basique*
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En règle générale,
la majorité du soufre con tenu dans le fer "produit à l'état solide" est tirée du combustible employé dans la réduction du minerai et la quantité de chaux employée dépend par oonséè quent de la quantité de soufre contenue dans le com- bustible de la quantité de combustible employée et de la quantité de soufre contenue dans lemincerai.Habi- tuellement, une addition de chaux égale à environ oinq pour cent du minerai âst suffisante.
Un moyen convenable d'ajouter la ohaux consiste à la mélanger sous la forme de carbonate de calcium aveo le minerai à mesure qu'il est amené au réchauffeur dans lequel il doit être réduit en CaO, bien que, si le minerai est pyritique, (d'est-à-dire s'il renferme des sulfures métalliques) , il vaille mieux ajouter la ohaux à l'état de chaux calcinée avec le charbon réducteur introduit.
Le "fer produit à l'état sclide", rendu délibérément basique comme décrit ci-dessus,donne l'as- surance que de l'acier fabriqué à l'aide de oe fer selon un procédé d'aoieration diaprés, la méthode basique ,est remarquablement à l'abri de la contamination par le soufre lorsque la scorie employée ou formée dans le procédé de fabrication de l'acier est maintenue basique comme cela 6 été exposé en détail précédemment.
Les autres phases du procédé et les opérations complémentaires (comme par exemple la pré- paration du minerai et du combustible à l'état finement granulé, le réglage àe la quantité d'air ,le refroidisse- ment du mélange des parcelles de fer et de la gangue
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dans une atmosphère non' oxydante à une température inférieure à la température d'oxydation du fer, la séparation des parcelles de fer métalliques d'avec la gangue et l'accumulation du fer finement divisé en de grandes masses en vue d'un usgae plus commode) peuvent être exécutées de la manière déorite dans le procédé antérieur ,le présent perfectionnement ayant trait particulièrement au traitement par lequel le soufre contenu soit dans le charbon ou le fer "produit à l'état solide",
en cours de traitement est empêché de se combiner avec le fer et ne se combine avec d'autre tres substances (comme sous la forme de sulfure de calcium) de manière qu'il n'entre pas de soufre dans l'acier fabriqué éventuellement avec ce fer mais de- meure dans une âoorie basique à l'état permanent.
@ L'usée de charbon bon marché de qua- lité ordinaire assure au procédé un avantage économi- que comparativement au haut-fourneau qui, pour as- surer le succès dans l'opération ,exige une qualité de coke qui est coûteuse.
Bien qu'il ait été question spécifique- ment de l'introduation de chaux, on comprendra que le terme "chaux" tel qu'il est employé au cours de cette description s'applique aussi à d'autres matières basi- ques équivalentes telles que de la dolomite brute ou calcinée, des déchets de magnésite ou autre matière équivalente. détail/
Il va de soi que de modifications de/ pourront être apportées au procédé qui vient d'être déorit, sans pour oela s'écarter du principe delà présente invention.
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DESCRIPTIVE MEMORY filed in support of a PATENT OF INTENT application by:
EMI1.1
'Company known as: GEAIDIAE IRON C 014Ti'.AN'3i' residing: 71 Broadway NEW-YORK City (United States of America) for: -Treatment of iron ores and their equivalent.
The Applicant Company is aware of the process for obtaining iron by reduction of its ore. a process in which a mixture of the ore and solid carbon fuel is treated in a substantially horizontal rotary kiln below the melting temperature of iron.
The present invention relates to a specific improvement of the process.
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In the above-mentioned process, the ore, for example, may consist mainly of iron oxide Fe2O3. The ore in the granular form is fed through a slightly inclined rotary kiln in which it is continuously stirred and through. which it gradually advances towards the discharge end; in this oven beforehand, it is heated substantially or approximately to the temperature to which its reduction is to take place in a subsequent oven. Likewise, it can be partially reduced in the first oven.
The ore which has thus undergone a preheating then passes to a second similar furnace in which it is mixed with a carbonaceous material reduced in parts of small dimensions, the mixture of this material and this ore being subjected to stirring and fed into the second oven in the same way as in the first. The mixing of the carbonaceous material with the ore brings the reducing agent (carbon) into intimate contact with the ore, so as to ensure rapid and efficient reduction.
In the second furnace, therefore, the iron oxide is reduced in substance or completely to metallic iron in granular form, with which impurities are mechanically mixed, also in granular form. the fuel and the air supplied to this second furnace undergo more or less complete combustion; the hot gases which exit from this second furnace contain a large percentage of carbon monoxide. This constitutes the gas which is used to preheat the charge in the first furnace, additional air being introduced into
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the first furnace, with or without additional fuel, to ensure complete combustion of the pre-heating gas.
The reduction in the second furnace takes place to a large extent in an atmosphere of carbon monoxide which is partly converted to carbon dioxide by reduction of the iron ore, the dioxide then coming into contact with the carbon and being reduced to 200. , in turn, to further reduce iron oxide.
If there is too much of 002, the iron is apt to reoxidize. For this reason, the atmosphere is kept as free of CO2 as possible. The temperature is maintained at a degree high enough to ensure reduction of the ore, but at a degree insufficient to cause any sweating or melting of the metal parts produced. The temperature is preferably maintained around 9000 ° C.
Since the hot reduced iron from the second furnace is extremely exposed to oxidation, it is transferred to a third furnace or rotary cylinder where it is cooled without being exposed to any substantial amount of air or other gas. oxidant. It is only after it has been cooled below the point at which it is particularly susceptible to oxidation, that it passes to the outside air, the impurities are separated and any subsequent treatment is carried out. .
What characterizes the oi-deasus process is that there is no introduction of materials except the carbon reducing agent. In accordance
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in the present process, it is proposed to introduce coal, rather than any other specific carbonaceous element and additionally to introduce a certain quantity of lime.
The introduction of coal and lime into the hot ore, preferably takes place at the moment when the ore enters the pre-heating or reheating furnace. This means that the lime will usually be introduced into the heating furnace. pre-heating. However, in some cases, for example when pyritic ores (those containing metal sulphides) are to be treated, lime will be added to the charge in the reduction furnace in such a way as to prevent excessive consumption of lime . In either case, the lime retains the sulfur in the coal so as to prevent or decrease the inclusion of sulfur in the reduced iron plots.
An important feature of the present process consists in adding to the iron ore during its reduction a slight percentage of material intended to combine with the sulfur and to form a compound of such a nature that it will eventually be retained by the sulfur. slag from subsequent aoieration The most suitable material for this purpose is lime and in this case the subsequent aoieration process must of course be carried out by the basic method, care being taken to ensure that the slag never becomes, even temporarily, of a nature other than basic *
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Generally,
the majority of the sulfur contained in "produced solid" iron is obtained from the fuel used in ore reduction, and the amount of lime employed therefore depends on the amount of sulfur contained in the fuel from the ore. quantity of fuel employed and the quantity of sulfur contained in the ore. Usually an addition of lime equal to about five per cent of the ore is sufficient.
A suitable way to add the lime is to mix it in the form of calcium carbonate with the ore as it is brought to the heater where it is to be reduced to CaO, although if the ore is pyritic ( (i.e. if it contains metallic sulphides), it is better to add the lime in the state of calcined lime with the reducing carbon introduced.
"Iron produced in the sclid state", made deliberately basic as described above, gives the assurance that steel made with the aid of iron by a diapré aoieration process, the basic method. , is remarkably immune from sulfur contamination when the slag employed or formed in the steelmaking process is kept basic as discussed in detail above.
The other stages of the process and the complementary operations (such as, for example, the preparation of the ore and the fuel in a finely granulated state, the regulation of the quantity of air, the cooling of the mixture of the iron plots and the the gangue
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in a non-oxidizing atmosphere at a temperature below the oxidation temperature of the iron, the separation of the metallic iron particles from the gangue and the accumulation of the finely divided iron into large masses for a usgae more convenient) can be carried out in the manner deorite in the prior process, the present improvement relating in particular to the treatment by which the sulfur contained in either the coal or the iron "produced in the solid state",
being processed is prevented from combining with iron and does not combine with other substances (such as in the form of calcium sulphide) so that no sulfur enters the steel possibly produced with this iron but remains in a basic condition in the permanent state.
@ The use of cheap, ordinary quality coal provides the process with an economic advantage over the blast furnace which, in order to be successful in the operation, requires a quality of coke which is expensive.
Although the introduction of lime has been specifically discussed, it will be understood that the term "lime" as used throughout this description also applies to other equivalent basic materials such as as crude or calcined dolomite, waste magnesite or other equivalent material. detail/
It goes without saying that modifications of / could be made to the process which has just been developed, without departing from the principle of the present invention.