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" Procédé de réduction et de fus ion au haut fourneau et '.'$' 'dans des foars analogues ".
D'une manière générale, dans an haut fourneau, la rédaction indirecte da minerai , c'est-à-dire la rédae- tion par l'oxyde de carbone, ne dépasse pas 56 %; l'oxy- gène restant est combiné au fer sous forme de FeO. Un grand nombre de recherches scientifiques ont démontre qae le FeO peut également être rôdait par l'oxyde de car- bone, mais on n'obtient une vitesse de réaction saffisan- te pour une marche industrielle qu'à une température de 850 à 1000 C.
A cha qae température correspond an rapport déterminé des pressions partielles de l'acide carbonique et de l'oxyde de carbone au-dessus de la charge uonsti- tuée par du FeO et du Fe. En pratique, pour la marche du haut fourneau, le minerai est mélangé avec du coke. Par suite de ce mélange, l'acide carbonique, formé parla rédaction indirecte de FeQ, est réduit à l'état de CO par du carbone solide et cela dans lesproportions d'é- quilibre déterminées par Boadouard. Au point de vue de
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consommât j on de coke, tout se passe comme si l'on avait réduit directement du FeO par du carbone. Or il y a inté- r8t supprimer cette consommation de cols*.
Sajvant l'invention, ont. par vient de la manière suivante : au lieu d'introduire dans le haut fOl.1rneau an mélange de minerai et de fondant aveu du l,;ol.8, on charge le minerai et le fondant d'aile part, le coke d'autre part par couches alternées, en qaanbités telles qae 1'3 coache de coke qui précède 1 c cache- de minerai et de fondant soit suffisante pour produire la chaleur nécessaire an chauffage préalable et a la rédaction de n 1.>r. r s 1 , J 1 :* qu'a. l- fo.sion de la, fonte et du laitier. Ave, ce mode
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opératoire, la minorai traverse' dans sa descente la
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ZO:1.f de température qai est favorable 10 13 rédaction indirecte da r0 811 Fe, sans qu'on ait besoin d'ajouter
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du carbone.
L'acide carbonique formé dans cette zone
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par la combinaison de l'oxygène du Fe0 <. l' o:r,-de de car- bone ne tr0l.1v0 pas alors de e e o lre ayant la même tempéra- tare et capable de le réduire; dans les coachos de coke situées au-dcssus des coaches de minerai, la température est en même temps trop basse pour qu'il se produise âne réduction de l'acide carbonique.
Hais Dour ÇLL1e la réduction indirecte du riilierai prisse avoir ]-jeu normalement dans la zone de tcmpératu- ru mentjo-inëe lj-d8f3su>:i, il f8u, li ;# in i =a* r ù en état d' "a¯,voir sabir l'al-tjon du D3z. Il est (.;0'111-: que, dans les conditions actaelles de âentio.mer.nt des haats fo < r -i<..= m:= , 1< nimrri s'agglomère fOL't'r.lOiIt par fusion dans cette zone de température et que les az récll.1L<t(;'QCS ne 1. usent par conscqaant le pénétrer que diffil-HcJli3nt.
L."> raison e n est 0,1.10 les gaz qai montent de l'ouvrage ont âne température d'environ 1SOO-1-=QO dans la zone où le minerai possède une.température de 8g(-1000 . jqsr ..
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suite de la grande quantité de chaleur cédée sa minerai, celai-Çi subit une agglomération superficielle par fa-
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sion.
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Conformément à l'invention, on supprime cet incon-
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vénient en mélangeant les gaz chauds qui montent de l'ou-
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vrage avec un gaz destiné 8, les refroidir et è aiie tem-
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pérature telle que la transmission de chaleur du mélange gazeux au minerai ne provoque plus d'agglomération saper-
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fil.; ielle du minerai.
Comme gaz de refroidissement,on emploie de préférence un gaz rédl.1\.;tpl.1cj ce gaz peut être pris au guealard du haut fourneau ou provenir de tonte
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autre source et avoir été au préalable débarrassé de
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l'acide carbonique QI.1 T il (;0 '1.t iG ndr ait.
P our diminuer effie,a,,8LJ8Clt la température des gaz montant de la cave, il faut de grandes l.a:zt itês de gaz de refroidissement. Oc l'illtrodal;tior1 dc u deriier [ez qui est lai-même' 1:1 I.1n,' tr-mpératL1L'0 relativE'..ent élevée, provoquerait une 8u3mentatio1 de la tE:1Jlpécstl.1r=- dans le [;1.18alard. et par suite une perte dE: chàlùar. pour que le
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gaz de refroidissement puisse être amené avec profit (au
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point- dp vue du bilan thcrmiclue) dans 1 haut fouc71wo., il faut diminuer la Q!.H1:Ttité des gaz provenant de l'ou- vrage de manière que la ccantité de l-half.l.1r apporter dam la cave par le mélange de ces gaz aveu le gaz de refroi- dissersent corr'spo'id? se lsiblement la qua vt ité de cha- leur nécessaire dans 1± cave.
A cet eii:3t, saivant l'in- ve ntion on élimine, partiellement ou totalement, 1'2 zote du vent de soafflage.
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Liais cette élimination de l'azote du vent détermine
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une augmentation dt. 1Û l;0 :Ji.,fntrêltion au vent en ozène dans l'ol.1vra::E'; cette sagmentstion, bien quyoi'i'e o=.fr<a de nombr81.1x aV8 'lt82'es, psr ca¯e..plc c i t a t gjie ;t s t 1 o n de la PUiSS8,1(;f de fusion, présente toatciois an inconvénient
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la charge qui descend au-dessus ehozr; a tpndanbe
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:n effet passer 2. l'état plastique, ce qui pourrait é vent agilement empêcher le }J28 sac des ua formes dans 11 ou vr Pour supprimer cet inconv6ni(--.it, on réalise la com- bastion da coke dans l'ouvrage de manisrt que le noyau
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plastique de minorai ou de mélange de minerai et de coke
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soit tcajoars fonda au centre de l'cavrag'e et CJ.a' j1 pé- nètre dans la zona de bombastion.
Jnsqa'h prés?..! la dis- position des "t a;; èrEs 8. vent était t 8110 que les espaces vid2B formés par 1 uornbastion du joke foruaient an anl1f8n l3r(' de 1 m à Ini , 50 autour d'an noya a immobile de coke, de mLlec2i et de scorie situé dans le centre de l'ouvrée. ])'8PL'ÈE l'invention, les tayercs sont dis- posées de tell manière qu'il se forme. intervalles do temps rG"j1pro\,;hé3, anc voûte qui sléu2ou--Lc ensaitc toa- joirs vers le bentrs et t d 1 spa cF ît par combustion ca par fusion. D4ns (;2 procédé suivant 1 tinvrlt 5a ¯z, la zone de mobilité maxima dc la (;horF8 se trouve dans le centre de lTo::vcaC2 tandis CJ.I.1TC10 se trql.1ve, dans le.s 1'18ats i'cax'vr- au: s ail-lés 1 t ir, dans un e spr.c; ann;il8irp qui entoure an nojqaà central presque it1JTIobile.
Les consé- q'jtencps de cette disposition des tayères se font sentir également dans l'oavrsge. Avec. G la disposition usuelle des tuyères, la lm;rw dn la cave descend principalement à travers an3 section a salaire vers l'espace vide situé dans IfcQVC3f;E:'. tandis q ;je , d ' oep r è5 l'invention, la charge descend dans le centre de la cavs et beaacoap Plus uniformér.a:mt. Cela représente on grand progrés) aa point de vae da la préparation aussi aniforme que possi- ble da minerai de la cave avant so.i passage devant les tùyères .
La comb#t ion centrale dans ltoüvrage permet encore de réaliser une autre mesure très intéressante a,a point
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de vue économie de chaleur, à savoir la formation d'une coache protectrice des parois de l'oavrage, constituée par da minerai et du coke, destinée à éviter l'attaque
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des briques de carbcne de l' CQVc8E.;e par les gaz oxydants chauds et les éléments du minerai. Dans ce bat, saivallt l'invention, on élargit à angle vif l'ouvrage à l'extré- mit inférieure de la bave, et on lui donne ens uit une forme cylindrique ou , si l'on veut, légèreuent Conique. lorsque la charge descend, l'ouvrage ainsi élargi se garnit sur ses bords, dans sa partie élargie, de mine- rai et de coke.
Comme la iovLboet ion et la fusion ne se produisent qu'au centre de l'ouvrage, uette quantité
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de aile fois al;cQffiulée sar les bords de Itol.1vrage, demeure en place, car elle n'est guère attaCll.1ée. L'é- paissear de cette couche protectrice et l'élargissement nécessaire de l'ouvrage à l'extrémité inférieure de la cave peuvent étre calculés de manière que la transmis- sion de chaleur du centre de l'ouvrage à la paroi de celai-ci soit assez réduite pour que l'arrosage de la
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paroi extérieure de 11 ouvre;-c, par de l'eau de refroidis- sement devienne inutile. Lléc;encr¯Lie de châle ar qu'on peut ainsi obtenir est considérable, car la chaleur em- portée par l'eau de refroidissement s'élève au tiers en-
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vir on de la l;halcl.1r totale dégagée dans l'ouvrage.
Le grand élargissement de l'ol.1vrace vis-a-vis de la cave offer- el1.l-0r un autre avantage. ii.=1 effet, dire,- tement au p8ssagl' do la L-I.1Vf> la paroi extérieure de l'ouvrage, la charge descendante laids-; un espace vide annulaire de section sensiblement tria salaire. C'est dans cet espacevide que , conformément à l'invention, on souffle le gau de refroidissement qui se mélange en cet endroit avec, les gaz provenant de la voûte en combustion
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au-dessous de la zone plastique et Cll.1i s'échappent dans " -" 1 . - .
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cet espace annalaire 4'Il Uirr,lGnE; 8atouc da noyau plas- tique .
Le procédé e:r.rosé;i-dcssc convient pour la réduc- tion des minerais, psrtictilierement des minerais de fer; il permet d'obtenir de tras haates températures dans l'ouvrage da haat i'oarncau., tout en réduisant sa i.iînimani la uo,.-isoi,iniotioii de l-halel.1r. C'est pourquoi on J:ê'l.1t coa- 1,ince r a v ùiit a j e as ± 1:.13 nt 1." ]Jrés8nt procédé àc JJrcdl.1"tio:l de fer avec; la prodabtion d'autres Liati-res b haiite tora- pératare , par exemple du ;imeÁ1.t de Portland, ôtant donné que , [.;râ"e à. l'éliminât J on de l'azote da vont, la quail- tité de blialear et la temp6ratl.1rG dans l'ol.1vra.:e sont suffi.santes -,,,car la forniatioa et la production d'un lai- tier à point de fusion très élevé tel que le ciment de
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J?ort13;ld liquide.
Dans ce cas, la façon dont on fait l'addition de calcaire est Iras importante. Suivant l'invention,tout le calcaire nécessaire est aggloméré dans des briquettes aveu le minerai. Comme les composants du ciment de Port- land se troavent en mélange intime et dans le rapport convenable dans chaque briquette, la formation du ciment de Portland commence bien avant la fusion proprement di- te, grâce 8 la fusion agglomérante.
Le dessin ci-joint représente, à titre d'exemple,an
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haut fourncaa ]Jol.1r l'exéciition da procédé d? la présente demande. est la cave qui repose sur l'oavrage B fortement
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élargi È3- au;;le droit par rapport 2. la cave . Cl et C2 sont les tuyères peur le vent enrichi en oxygène. Les tuyères pénètrent dans l'ouvrage de manière que 'les flammes qui partent de leur extrémité se rejoignent
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dans le milieu dé l'ouvrage. La charge qai descend de la cave, en partlGalier le coke, demeare- sans @"tre modifiée
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dans l'espace, qui n'est pas soumis à l'action des flammes, compris entre la paroi de l'ouvrage et le liez des tuyères.
Il se forme ainsi une couche de protection
8. qui diminue suffisamment la transmission de chaleur de l'intérieur de l'ouvrage vers sa paroi pour qu'un refroidissement de la paroi de l'ouvrage par l'eau de vienne inutile.La distance entre le nezdes tuyères et la paroi de l'ouvrage est déterminée en conséquence.
En D la charge descendante laisse un espace annulaire libre , de section sensiblement triangulaire, qui sert pour l'insufflation (la gaz de refroidissement et qui est relié à la conduite d'insufflation E. suivant l'inven- tion, le lit de fusion et le coke en sont plus chargés soas forme de mélange, mais sont chargés séparément l'un de l'autre; les charges de minerai F ne contiennent pas de coke et les charges de coke K ne contiennent pas de minerai.
Lorsqu'une couche de coke est descendue devant les tuyères, ainsi que cela est représenté dans la figure, les gaz chauds de combustion s'élèvent "' travers la cou- che de coke et amènent à fusion la couche de minerairé- duit qui est située au-dessus, ainsi que les éléments qui donnent naissance au laitier. La quantité de la char- ge de coke est calculée de maniera à fournir, la chaleur nécessaire à la fusion, de sorte qu'une charge de coke et une charge de matières à fondre sont toujours trai- tées simultanément dans l'ouvrage, Les pertes par dégra- dation, que peut subir la paroi intérieure de la couche protectrice, soit par usure, soit par combustion, sont compensées par la charge de coke suivante lorsqu'elle descend.
Avant fusion, le mineraiet leséléments du laitier forment au-dessus de la chambre de combustion une masse
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Plastique 99910mé±'éE), qui est presql.10 inçpénétrabie aux -7- - - - -
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gaz. Hais c crame cette cette zone plastique, qui se trou- ve dans le centre de l'ouvrage fortement élargi, est entourée d'une coache de protection constituée par du coke -perméable au gaz, les gaz ascendants peuvent con- to@rner par l'extérieur cette zône impénétrable. Ils mon- tent obliquement suivant la direction des flèches vers l'espace annulaire D. Dans cet espace, ils se mélangent avec le gaz rédacteur plus froid soufflé par E.
La qaan- tité de gaz réducteur et sa température sont calculées, par rapport aux gazvenant de la chambre de combustion, de manière que la cave reçoive la quantité de chaleur qui lui est nécessaire et qae, d'antre part, la tempéra- tare des gaz montant vers la cave suffise pour réchauf- fer le minerai à la température de 1000 nécessaire pour la réduction indirecte, mais ne plisse pas amener une fusion superficielle du minerai. Si les gaz mon- tant vers la cave rencontrent d'abord une charge de coke, cela n'a pas d'importance, car ils ne peuvent lui céder que peu de chaleur.
Dès qa'ils atteignent la charge de minerai, ils réalisent une réduction complète de l'oxyde de fer r en métal en même temps qu'ils e'oxy- dent eux-mêmes partiellement en acide carbonique.
Comme, suivant l'invention, la couche de minerai ne contient pas de coke, l'acide carbonique formé ne peut revenir à l'état d'oxyde de carbone, Cela constitue donc; une économie importante de coke. En continuant leur ascension, les gazréalisent la rédaction du Fe3 O4 en FeO de la même manière que dans les procédés usuels de la marche des haats fourneaux.
On peut opérer l'élimination en quantités variables de l'azote du vent. lorsqu'on élimine complètement l'a- zote du vent, il y a lieu non seulement d'amene r du gaz réducteur dans la cave, mais encore, Pour pouvoir mieux
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régler la chaleur de ItOavraeG et de la cave, de -u ¯
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souffler dans la chambre de c cmbusti.on de l'ouvrage une certaine quantité de gaz rédacteur, qui correspond à une partie de l'azote éliminé da vent.
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On ne torche pas s. l'essence de l'invention en in- corporant ou non de la chaux dans les briquettes de minerai. Cela dépendra de la nature du minerai. @@ n'est que dans le cas où l'on vent obtenirdes laitiers très calcaires ayant la composition du ciment de Portland que l'on incorpore aux briquettes de minerai la quentité de chaux nécessaire finement broyée.
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On peut natarelleuent, au point da vue construc,- tion, s'écarter des indications de l'exemple l-i-dc'ss:s, sans sortir du domaine de l'invention; par exemple la paroi i de l'ouvrage peut avoir une forme ecnique au lieu
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d'avoir une forme (;11i.,.YJ.drigae. comme il est indiqué sur la figure. Au point de vue construction, l'ossentiel
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est seulement que le passage de 1 cave à l'oavrsge se fasse de manière qu'il reste, entre la paroi de l'où- vrage et la charge descendante, an espace annulaire dans lequel le gaz de refroidissement soufflé puiss se mé-
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langer avec les gaz chauds monta Tt de la chambre de com- bastion de l'ol1vra::,e, avant; que ceux-ci pénètrent dans la a c uve . iE.('DT.Ar 10 li 1.
Procédé de rédaction et de fusion de minerais, en
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partic,ulier des minerais de fer, caractérisé en ce que l'on charge la cave du four par couches épaisses alter- nées de minerai et de fondant d'une part, et de coke d'autre part, afin d'augmenter la rédaction indirecte du minerai par l'oxyde de carbone, et en quantités tel- les que la charge de coke qui précède une charge de mi-
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nerai soit suffisante pour prodit4l±> la chaleur nécessai- re aa chauffage préalable et 2 la rédaction du minerai,
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ainsi qu'à la fusion de la fonte et du laitier.
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2.
Procédé suivant la revendication 1, caractérise
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en ce que, en vue d'éviter la fusion superficielle da minerai dans la cave, on mélange aux gaz chaads de com- bastion provenant de l'ouvrage an gaz de refroidisse- ment, dc, préférence rédl.1(.,tear, et que, simI.11t!:JJ1éL1snt,oIl élimine partiellement ou tctalenl3nt l'azote da vent de scaffisge.
3. Procédé d'après les revendications 1 et 2, c:arac- térisé ('Il ù6 cne, 2. 13 place d'anc de l'azote éliminé da vent, on s ol.1.fflE' un gas Z r ét2üi.té' ar dans la chambre de i o ro1'où st 1 o n de 1'o uvra4 e. x. Procédé à'ùçiès les reve 1 et 2, carac- térisé sn ce qae l'on réalise la ùombl.18tioll au ceiitrc de l'ouvrage, d-, niziière e qn' 1) ;';l.1.:1 noyau solide de com- bastille on de minerai 1:1(, de,J::jC'l.1re imiobile dans la d1am- lure d.. combastjon et en i lQE' .grâce ? a Zris18rg1:SCIrIe-1t de 1 ' oa%-r ?j 2. l'extrémité inférieure de la cuve, le passage de la 0D"V"E' a. l'ouvrage se faisant brasq cernent à. angle vif, la chambre de combustion est E;ltOl.1réo d'I.1:1.1? coaohe immobile et mauvaise c;rnd;ctr9w qui protège les parois (le l'ouvrage centrer l'usure et l'cxydatjon et cai se e rY no.ave?¯1 (;0 Gst81.lJ;,:nt 2 l';1ide dc L;
ha des;,o1.- da nt e.
5. Procédé d'âpre les cevendi\.-8tjO:"1S 12.4, carac- térisé ;o '21. lT0SpO;E' annalaire libre formé aa passa- Se de 1.? cave à l'eavrage c.. e slutî1isé comme chambre de mélange des gaz montant ds 7¯ t owvrac et du gaz de refroi- dis se ; r nt L1SD.fflé.
6. procédé la fGv<3ud:il:8tjo1l1,c;:Jl'3;térisé on ce que le minerai est chargé sous forme de briquettes, aaxqaplles oa a là qaa otite de c;haax finement
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broyée nécessaire peu,, l'obtention de @iment de Portland..