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procède de traitement métallurgique des minerais.
On sait, à propos des fours à cuve, que, lorsqu'on enrichit en oxygène le vent destiné au four, la température des gaz du gueulard diminue parce que la quantité plus faible de gaz qui monte alors de l'ouvrage du four se refroidit re- lativement vite au contact de la charge.
C'est pourquoi on a considéré jusqu'ici comme limite de l'enrichissement en oxygène l'état où la température des gaz au gueulard devient trop basse pour faire subir à la charge dans la cuve du four un chauffage préalable suffisant, par exemple pour chasser l'eau . de la charge qui ae trouve à la partie supérieure du four. pratiquement, on a considéré comme limite la température-, de
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150 C. au gueulard.
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On connaît déjà des propos! Lionë qui ,-l'3'lr!:i.er,;; ':'.- mettre de pousser plus loin l'enrichissement du vert', (-, or oxy- gène au-delà, de la limite précitee sans nuireà un réchauffage
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préalable suffisant du mélange Jane la cuve.
C'Jsl i:, 'r exemple, qu'on a proposé de remédier à la déficience de cha- leur dans la cuve du four en faisant, n l'extérieur .',.; ..9<;..#.#., subir un réchauffage préalable i<u mélange, c'est-'''.-dir3 au minerai concasse et au co?re; st de ltir:'ITO(}1)trs A le =; ;.:... lard à l'état chaud. Suivant 1,n2 ,-,11tr ,:=#.p,Jii:;1.Jn; 01. '.L',;.':.- duit du gaz de réduction réchauffe, soi rial:::'; 1.iau..Tz>=11>, 3.1!, danc l'étalage, soit en ces uC.îlJ: :'1'ro-tE. f3',7 :tïj¯i-,-r:;IJT':I.:;1.1..
Toutefois, une consl(lératio11 exacte des )11c..r:0L"".::;n:.; --:1j]. 0; produisent alors .a;:,. le ¯¯. t1 i..-i '.7.'l a¯ V :;;l.lte'i:...:"'1':3:;'i ,--;:.for2 dois dans ces conditions) chauffer le j;r 4¯± 1";'1J;¯ct:.iol!. ; '-;8:'; tempé- ratures qui, j1JSqUf2 lîrésGYlL n'on'.'. pai- encore pn être atLein- tes pratiquement dane les rvcl;-,a±è;,irz 'le fnz connus, 9:;: ou- tre le prix de l'installation du haut-fourneau, laquelle (.o"-1 co.nporter, outre le haut-fourneau et ses rechauffsurs de vci,l., encore trois réchauffeurs de gaz, augmente très consid&ra- ble:ner.t et cette insta.:U.3tion exifs beaucoup de place. La con- sidération des dangers qu'entraîne le réchauffage des gaz em- pêche d'autre part la technique de mettre en oeuvre ces pro- positions.
De plus, on n'a pas tenu compte dans ces propesi- tions de ce que, en raison de la richesse de l'atmosphère
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gazeuse en oxyde de carbone danF un haub-fourneau conduit avec du vent riche en oxygène; l'insufflation ;la quantités
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supplémentaires de gaz réducteur est .ioi>.'i-1;.-±#iL superflue.
Il a été question aussi d'une pro-ieNx 1;; o¯i, pour l'amélioration du chauffage préalable de la charge dans les zones supérieures du four,consistant à brûler une partie du gaz ascendant par insufflation d'air, afin d'utiliser ainsi la chaleur de combustion du gaz dans le four même. Cette pre- position ne peut pas être mise en pratique, parce qu'au point
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d'insufflation, le gaz qui monte doit avoir au moins la tempé- rature d'inflammation, afin qu'il ne se produise pas d'explo- sion dans la cuve du haut-fourneau. Aux points de rencontre de l'air et du gaz, il se produit alors localement des tempé- ratures très élevées et l'acide carbonique qui vient de se former est réduit par le coke.
Le résultat final est la com- bustion de coke dans le haut-fourneau, avec formation d'oxyde de carbone, par conséquent simplement une consommation plus forte de coke et une production plus grande de gaz au gueulard, ce qu'on veut précisément éviter.
La présente invention a pour but d'assurer un chauf- fage préalable suffisant de la charge dans la cuve, même avec un fort enrichissement en oxygène du vent destiné au four, sans qu'il en résulte les inconvénients inhérents aux procédés précités. On charge à la façon ordinaire un four à cuve des- tiné au traitement métallurgique des minerais ou un haut- fourneau et on introduit dans l'ouvrage du four du vent chaud ou de l'air chaud enrichi en oxygène, tout en choisissant une température tellement élevée pour le vent ou un enrichissement tel en oxygène que, à défaut de prendre les mesures conformes à l'invention, décrites dans ce qui suit, il y aurait un man- que considérable de chaleur pour réaliser le chauffage préala- ble de la charge dans la partie supérieure de la cuve, ce man- que de chaleur étant compensé,
conformément à l'invention, en . brûlant, à l'extérieur de la cuve du four, une partie du gaz du gueulard pour le transformer en un mélange d'acide carbo- nique et d'azote et en introduisant les produits chauds de la combustion à la partie supérieure de la cuve du four de façon que l'acide carbonique insufflé ne puisse pas être attaqué par le coke de la charge pendant que cet acide carbonique monte dans la cuve du four. Par l'addition et le mélange de gaz chaud brûlé du gueulard, la chaleur contenue dans les gaz qui mon- tent dans le four augmente et cela d'une quantité telle que la chuleur qui manque à la charge lui est fournie au-dessus de
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point d'insufflation.
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La température à laquelle le raz 1=s#;:f'tà<; est Intro- duit danx le four est d'une importance J)...rtlGIÙit.':3.l'Cu.r #.>i.- tamc que possible, elle doit. être aussi élevée et, 'le 'cr5f3- rence, plus élevée que celle du coi:,ran.. du- gaz :3W dar... l'ouvrage du four, à l'endroit d'insufflation. confommement un autre aspect de l'invention, il y a une limite supérieurs
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de température pour le ga insuffle.
Au cas lirtli.J8, la temps- rature doit être suffisamment t Di;i,:'.i se pour que l'acide carbone- que contenu dans le gaz insuffle ne soiplus réduit à l'état d'oxyde de carbone par le coke de la charge. Evidemment, le coke ne doit pas non plus avoir au point d'insufflation une température assez haute pour qu'il soit attaque par l'acide carbonique.
C'est suivant ce dernier point de vue qu'on régis dans la pratique le niveau du point d'insufflation dans lacuve
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Pôar régler la température désirée du C3.Z .\ 111;;uf- ±1er, on mélange aux produits de combustion {lU SEtZ du t.ze'1;1', , avant leur introduc¯tion dans la CUVQ du four, une ,"u3.nt;1ts suffisante d'un gaz plus froid, par exemple du gaz non brûle provenant du gueulard, de l'azote ou des fumées. Lorsque le courant de gaz qui s'élève de la zone de fusion remfemen une
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quantité suffisante de chaleur; la température 0..'l ::-,':;lc;tns::e de gaz insufflé peut d'autre part être plus basse que la tempe- rature limite précitée; elle peut être, par exemple, de 400 ou 600 C.
La quantité de gaz insufflé ou la quantité de Gaz du gueulard qu'on doit brûler pour produire ce gaz insuffla de-
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pend de la quantité de chaleur qui manque dans le L:::ut-fou.rDe';l1 pour chauffer la charge.
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Dans certaines circonstances, le total de 1'.; ,.,L?=,- tité de gaz qui s'élève de l'ouvrais et ts 1A quanta te de g>z insufflé peut devenir si grand que, dans leur ascension dans
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la partie supérieure de la cuve, les az entravent l w.,::oi¯.,., de la charge et réduis en1; Ll 'irC1C ti.oi¯ du haut-fourneau. dans les cas de ce genre, on soutire du haut-fourneau, au-dessous @
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du point d'insufflation, une partie du gaz qui monte et qui d'ailleurs est déjà fortement refroidi et on introduit par contre un peu plus de gaz chaud d'insufflation. On mélange en partie le gaz soutiré avec le gaz du gueulard qu'on a brûlé pour l'insuffler, ou on l'utilise de tout,e autre façon appro- priée.
Au lieu de cette solution ou en combinaison avec cette solution, on peut augmenter, au-dessus du niveau d'in- sufflation, le diamètre des hauts-fourneaux neufs qu'on doit encore installer. On réduit ainsi la résistance à la descente de la charge, et la vitesse de cette descente peut alors s'adapter à la vitesse de la fusion.
Lorsque la charge a été traitée à la façon décrite, elle arrive dans un etat satisfaisant de préparation thermique dans la partie qui se trouve au-dessous du niveau d'insuffla- ti.on. Son chauffage ultérieur, jusqu'à la température où elle doit entrer dans l'ouvrage et sa préparation matérielle, en particulier la réduction indirecte du minerai, sont réalisés par le courant de gaz qui s'élève de l'ouvrage. Les gaz ve- nant de 7.'ouvrage sont on ne peut mieux appropriés pour la réduction du minerai, grâce à leur teneur élevée en oxyde de carbone qu'ils doivent à l'enrichissement du vent en oxygène.
En raison du grand pouvoir réducteur des gaz qui s'élèvent de l'ouvrage du four et du fait, qui en résulte, qu'une bonne réduction indirecte du minerai entre le niveau d'insufflation et l'ouvrage du four avec du vent fortement enrichi en oxygène est toujours assurée, il n'est pas néces- saire pour le procédé objet de la présente invention que le gaz à amener de l'extérieur à la partie supérieure de la cuve soit particulièrement riche en gaz réducteurs tels que l'oxy- de de carbone, etc. Le gaz insufflé n'a pas pour fonction d'améliorer le régime réducteur au-dessus du niveau d'insuf- flation, mais simplement d'améliorer le chauffage préalable de la charge.
Aussi, le gaz insufflé peut contenir beaucoup @
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d'acide carbonique ou d'azote. 11 est évident que de faibles teneurs en oxyde de carbone qu'on peut constater par exemple lorsqu'on mélange le gaz brûlé du gueulard avec du gaz froid
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du gueulard pour régler là température l' in;..of F'1¯;:; .oi1 Dr. 1:011t pas nuisibles, bien qu'elles n'améliorent pas la reduction du minerai au-dessus du niveau de l'insufflation.
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Four le chauffée p=éùlL:.1.>1.> dus 1"" charge, le ^o,,.:.1¯ de gaz qui monte de l'ouvrage du ivur doit contenir :::\1ffJ.sa;.:- ment de chaleur et doit avoir U11' 1e.per!.ure ,. z-:i::sa. ..s conditions préalables, de chaleur nt :. dJffST310r:r: ., ':e#:>>1- rature entre le gaz et la charge, nécessaires ":::'L' 1'<-':"').':;'31' le travail de chau.ffare de 1-1 charge ',r lu 'o]'"]!..1 'inr,11'f1#- tion et l'entrée dan la zone de 1 : : son' & rc..- plies par tout degré d'enrichissement 3:1 oxygène Te.
JJ1" '':)'1L. pourcel1tace de C018 qui, ensemble, Ser,lelî SllffJ.8.:.zl1l.8 pour couvrir les besoins de chaleur ,1;:.,-n,- la..:.P2 ,1.:; l"2"17:;:',o(t...:'. ",;': . il est à. la portée de tout hO"1;11S .5r 1 '<;=1; de 1 :±1 5=-, par fl-e choix correct de la température du 17(;11;" (1 la beneur '':.L1. vent. en oxygène et du pourcentage da c0e, la quantité de chaleur eninagasinée dans les gaz qui r,;ontent 0,i:(n:..; le four 9"'1' rapport à la chaleur requise par la charge de façon à garantir un re- chauffage suffisant de celle-ci par le gaz qui s'éleva entre le point d'insufflation et la zone de l'ouvrage.
On attribusre par exemple l'importance principale (le hautes températures du vent et on enrichira celui-cimoins en oxygène lorsqu'on doit augmenter dans ce but la quantité de gaz qui s'élève de l'ouvrage. Une telle façon de procéder présente encore l'avan- tage d'utiliser une plus grande quantité de gaz du gueulard. dans le cadre du travail du four, ce qui sera exposé encore plus loin.,
Le procédé de chauffage de la cuve, décrit, à l'exem- ple précédent de mise en oeuvre,
par insufflation de gaz brûlé est toujours applicable lorsqu'on fait apport au four à cuve d'une quantité suffisante de chaleur dans le domaine des tem- @
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pératures élevées de la zône de fusion et que, par contre, la quantité de gaz qui s'élève ne suffit pas pour le chauf- fage préalable de la charge. Ces conditions ne se présentent pas seulement lorsque le vent est fortement enrichi en oxygène, mais aussi lorsqu'on porte le vent à des températures très élevées ou lorsqu'on emploie du vent très chaud enrichi en oxygène.
Des teneurs élevées en humidité, en eau d'hydrata- tion et en cide carbonique dans le minerai, l'acide carbo- nique étant par exemple combiné sous forme de carbonate fer- reux, imposent une grande consommation de chaleur da.ns la cuve.
Par conséquent, les minerais de ce genre sont traités avec avantage suivant le nouveau procédé.
Le nouveau procédé présente tous les avantages qu'en- trainent un ample enrichissement du vent en oxygène ou le chauffage de l'air aux plus hautes températures, par exemple une grande économie de coke, une-rapidité de fusion plus grande, une augmentation de la production, l'insensibilité aux températures d'écoulement du laitier produit, un rendement élevé en manganèse, etc., et cela dans une mesure plus grande que celle qui était possible jusqu'à, présent. Car jusqu'ici, on ne pouvait appliquer l'enrichissement en oxygène et le chauffage du vent que dans une mesure restreinte, tandis que, suivant le nouveau procédé, on peut les appliquer dans une mesure beaucoup plus large.
D'autre part, un des inconvénients des façons de procéder connues, à savoir une préparation éven- tuellement défectueuse de la charge avant l'entrée dans la zone de fusion, est écarté.
En outre, le nouveau procédé permet d'utiliser dans le cadre même du travail du haut-fourneau tout les gaz du gueulard produits, ce qui présente une importance particulière lorsqu'on doit produire, à partir de minerais, avec du coke cher, de la fonte destinée simplement à la fusion et que les aciéries et les laminoirs qui, d'habitude, emploient l'excès
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de gaz du gueulard ne s'enchaînent pas au au fonctionne- ment des hauts-fourneaux.
On salt que, jusqu'à present, lors- qu'on cherchait la solution du problème de réaliser dans ces circonstances, une économie équilibrée des gaz du guelard, on se heurtait aux plus grosses difficultés et on devait. pré- voir des installations supplémentaires, consommetrlces d'e- nergie, plus chères et pourtant complètement étrangères au fonctionnement des hauts-fourneaux. ?:
lais dans le procède se- lon l'invention, on produit, en premier lieu, moins d'oxyde de carbone parce que, par suite de l'enrichissement en oxygène ou de la température plus élevée du vent., moine de coke est consommé, et, en deuxième lieu, parce que, de la petite quan- tité de gaz du gueulard, une grandepartie est brûlée avant l'insufflation dans la cuve du haut-fourneau, tandis qu'une autre partieest employée pour la production del'oxygmne ou pour un chauffage du ventàune temperature plus elevée.
al- gré les quantités réduites de vent tilisées pour le tra7all à l'oxygène, on n'emploie pas, pour le chauffage du vent, moins de gaz du gueulard que dans le travail avec de l'air, lorsqu'on applique les températures 1 es plus elevees pour le vent en même temps que l'enrichissement en oxygène, ce qui souvent est avantageux, il convient de signaler également qu'on peut employer, comme gaz d'insufflation, des gaz non purifiés du gueulard.
Un des avantages essentiels du nouveau procède est qu'on peut régler'l'apport de chaleur dans la zone de prepa- ration à l'intérieur de la cuve et dans la zône de fusion dans l'ouvrage du four dans une large mesure d'une manière indépendante pour ces deux zones, par la quantité et la tem- pérature du gaz d'insufflation, par la concentration en oxy- gène et par la température du vent, tandis que dans le tra- vail ordinaire des hauts-fourneaux le réglage n'a ¯Lieu que par la température du vent et par la quantité de coke ajoute et que ce réglage est très lent.
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C'est ainsi que, par des modifications du régime thermique de la cuve, on peut influencer les phénomènes de' réduction dans l'ouvrage. Lorsque la charge est amplement chauffée au préalable, on obtient par exemple, à de hautes températures des gaz, de la fonte à teneur élevée en manga- nèse ou en silicium. Cette dernière est obtenue, d'une façon particulièrement aisée lorsqu'on travaille avec un laitier acide. 'Entre autres applications, la fonte à forte teneur en silicium convient bien pour être refondue, car dans la refu- sion au haut-fourneau le silicium, en se réoxydant, remplace une partie du coke nécessaire pour la fusion.
Par le procédé objet de l"invenetion, on peut toute- fois produire également de la fonte à basse teneur en silicium, par Exemple de la fonte-Thomas, en chauffant à une température moins elevee la charge de la cuve, quand on oppose par consé- quent, à l'apport de chaleur dans l'ouvrage du four, une plus grande consommation de chaleur pour la réduction directe ainsi que pour le travail de chauffage et de fusion, de sorte qu'il reste moins de chaleur pour la réduction du silicium.
D'après ce qui précède, le procédé convient pour le traitement métallurgique de minerais acides pauvres en fer qui,sans préparation préalable, peuvent être transformés en fonte destinée à la refonte ou également en fonte-Thomas tout en eraployant très peu de coke et en utilisant complètement les gaz du gueulard pour les besoins du travail des hauts-fourneaux
La construction d'une telle installation métallurgi- que fonctionnant avec une économie équilibrée en ce qui con- cerne les gaz du gueulard est extrêmement simple, car il n'est besoin d'aucune installation pour la préparation et le grillage ni aucune installation complémentaire pour l'utilisation de l'excès de gaz du gueulard. Le haut-fourneau reçoit simplement, à la partie supérieure de sa cuve, une série de brûleurs de gaz du gueulard, avec des chambres pour le mélange des gaz.
Le nouveau procédé n'est pas limité au traitement
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métallurgique d.es minerais de fer :i",r# les 1.;ai,its-±>:ir;.iei;Lu=.
Cette façon de procéder peut aussi être appliquée dV9J les avantages indiques au traitement t :"' 2 t.:t II 'J.J.."t.. l U e '5 f (: '- l, r :.';'; ::=z- taux qui sont ali noyen dé c s 1; ou 1) J. f ::J. c,.L;.'':; ,:,::,..
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tibles solides, dans le four :'' cuve.
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1;/ Procède de Ira]tètent ..L:tillurL]1J: :1c: ,....- : - L' ¯ , . dans les fours à. cuve ou dan:. les '.:aL':N-:'ourne¯uü? c.."c t:- risé en ce que le ven'c pour le four est fcrte.'uen" .- c 1., = . :#, ± fl et/ ou est fa rt'è:,'ê.Pl1' enrichi '0:11 O";"i.:J:ol1'J et qu(. 1'' ,-.:i¯ii>;> :.:;.:;:;l.- tant de chaleur pour le chauffage 'réa1,1>;.'::: de 2..c: .;1-::,¯r,e +;:.l.. c o :>i p e =t s en brûlant, a 1. ^¯tér;.cü:' de le.
C1.1"';l"S s :;: .u= four, 1r:; part : des s giJ du g u. 1 <a1 #1 r it et en î r¯c:fâ 1.;¯'; 1: 1. # -y-., .,';,¯¯- ¯. .:r¯.. de la COI:ï..1nLstj on danE la l1\.-E': :,1 four.
2/ procédc ::u.v;.t¯'., 1", ::":"rsLil' ,¯...., 1 j c ..-. :: :. i en ce qu'on abaisse la te:.:p::'; r:', t.u ',.0 .:1 C; V ;, i. #- ,i]. = 1J. 1 ¯= ;. ,;¯i. ,. ;r .1- ; en y mélangeant un L.:" plue Froid, 'I..1T ';'::>::.::.L\l '-:.' '.1: '-.: >= ;. r; brûle provenant du gueulard;, eu 'le l'azcte :":.l ::-:JJJ.2-.;:;" ju. s qu'au. point où une nouvelle réduction de 1 t'::1(;e crl,)c::ll'-:il: '\.-.212.ff:' au contact du combustible solide e t 3..:);c:..é darn 1,.:, cuve du. four.
5/Procédé suivant la revendication l, r- "'.,c' ,,' 1",., en ce qu'on soutire de l cuve du fCU1' : -? :c.Nc'.,. du point d'insufflation du gaz brûlé du gueulard, une partie du curant de gaz qui SI élève de la one cle fusion.
4/Procédé suivant les revendications 1 , <;;;x.ia- téri.sé en ce qu'on rl:zna, en-dehors d'3 la cuve, le gc;,::: sou- tiré au-dessous du. point d'insufflation avec du V brûle ia gueulard et qu'on le renvoie ensuite dans la cuve du fc:î-.
5/ Four 8 cuve pour la ,, ' Q"" en oeuvre du procède suivant la revendication 1, caractérise on ce ue la section
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de la cuve, au-dessus du niveau del'insufflation, est plus grande qu'au-dessous de ce niveau.
6/ Four à cuve pour la Rise en oeuvre du. procède suivant les revendications 1 et 2, caractérise en ce qu'à la partie supérieure de la cuve, plusieurs brûleurs de gaz du gueulard communiquent, par des chambres de mélange pour les gaz et au moyen d'ouvertures dans la paroi de la cuve, avec l'intérieur du four.