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Il Procédé pour le traitement métallurgique,, de minerais oxydés dans des fours à cuve de peu de hauteur à oxy- gène ".
Lorsqu'on opère, dans des fours à cuve de peu de hauteur à oxygène, avec du charbon maigre et lorsqu'on amène la charge, par l'intermédiaire d'un four tournant, au four à cuve , il est avantageux de brûler, dans le four tournant, la quantité de gaz nécessaire pour le chauffage de la charge et d'extraire éventuellement le reste du gaz du four avant son entrée dans le four tour- nant. Il sort alors du four tournant un gaz de combustion, qui n'a ni un pouvoir calorifique important, ni un excès de chaleur sensible, ce qui revient à dire que le gaz est complètement épuisé et peut, dès lors, être évacué.
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Il n'en est, toutefois, pas ainsi lorsqu'on traite, dans le four tournant, le lit de fusion non pas avec du charbon maigre, mais bien avec du charbon à gaz. Le charbon à gaz contient des constituants volatils, qui ont une Grande valeur et dont la destruction par la combustion signifie une perte * Lorsqu'on se sert, des lors, de charbon à gaz dans le four tournant, il importe d'opérer d'une autre façon.
Lorsqu'on emploie un charbon maigre, la quantité de vent à insuffler dans le four tournant doit être mesurée de façon à suffire à la combustion du gaz passant dans le four tournant et de l'oxyde de carbone se dégageant dans le four tournant de la charge solide . Par contre, lorsqu'on emploie du charbon à gaz, la combustion complète du gaz serait non seulement superflue, mais elle aurait pour ré- sultat d'éliminer les constituants volatils précieux. Ces matières volatiles sont extraites du charbon dans le four tournant, lors du passage du lit de fusion, et sont entraînées par les gaz de combustion. On peut ainsi répa- rer les matières volatiles dans une installation de récupé- ration de sous-produits associée au four tournant.
Le gaz de valeur, qui subsiste après la séparation des composants volatils, est conduit dans une installation d'utilisation appropriée. Les composants volatils sont pratiquement séparés complètement dans l'installation de récupération de sous-produits. Il s'agit en fait unique- ment des distillats et non des constituants proprement dits du gaz, tels que l'oxyde de carbone, le méthane et l'hydrogène .
Ce gaz résiduaire est, à condition qu'il provienne des constituants volatils du charbon, simi- laire au gaz d'usine à gaz ou au gaz de four à coke . Il ne se distingue des ces derniers que par le fait qu'il est mélangé aux gaz de combustion, provenant des gaz brû-
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lés à la base du four tournant avec l'air introduit et a un pouvoir calorifique non pas égal à 4000 kcal/m3,mais inférieur à cette valeur . Il n'empêche qu'il s'agit d'un gaz précieux dont le pouvoir calorifique de la nature du charbon à gaz et du rapport du mélange entre les gaz de flamme et le gaz séparé par distillation.
Suivant l'invention, on travaille de façon à fournir au four tournant un lit de fusion, qui est mélangé au à gaz charbon et brûle dans le four tournant une partie du gaz de réduction. Grâce à cette combustion partielle le gaz de réduction ne perd qu'une partie de son pouvoir calorifi- que et à la sortie du four tournant, on obtient, après séparatign des matières volatiles, un gaz, qui est, à tous les points de vue, meilleur, que le gaz de haut-fourneau.
Dans le mode opératoire suivant l'invention, le vent secondaire est envoyé à la base du four tournant. On travaille avec une quantité devent juste suffisante pour brûler la quantité d'oxyde de carbone nécessaire au chauffage du lit de fusion.
Dans le procédé suivant l'invention, il est avanta- geux de ne pas laisser s'élever trop la température de travail dans le four à cuve de peu de hauteur à oxygène dans lequel est introduite la charge, provenant du four tournant. La diminution de la température de travail peut s'obtenir par mélange de vent à de l'oxygène de haute qualité, avec lequel le four est d'ailleurs alimenté.
Lorsque les conditions sont favorables, on peut même utiliser quelquefois de l'air seulement.
La distribution de la température et la composition des gaz de flamme, qui prennent naissance par la combustion partielle du gaz de réduction par le vent secondaire dans le four tournant, doivent être choisi de façon qu'au début de la zone de distillation dans le four tournant,les
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gaz de flamme ne possède plus aucun caractère oxydant. Le charbon à gaz introduit avec la charge dans le four tour- nant et glissant vers le fond de ce four tournant atteint progressivement des zones où règnent des températures de plus en plus élevées. Ainsi, le charbon est d'abord chauf- fé et ce chauffage est suivi de la distillation. Au moment du début de la distillation les gaz de flamme n'ont plus aucun caractère oxydant, en sorte que les constituants vola- tils ne sont pas détruits.
Lors de la mise en valeur des distillats dans une installation de récupération de sous-produits, il subsiste après la séparation des sous-produits un gaz résiduaire.
Comme on a insufflé du vent secondaire dans le four tournant, le gaz résiduaire contient une proportion corres- pondante d'azote . Cet azote diminue la valeur du gaz rési- duaire . Il est par conséquent, avantageux d'enrichir le vent secondaire en oxygène , de façon à diminuer sa teneur en azote et à ainsi augmenter la valeur du gaz résiduaire.
Lorsqu'on enrichit le vent secondaire en oxygène,la tempé- rature régnant dans le four tournant croit . Ce phénomène n'e'st, toutefois, pas préjudiciable, étant donné que la combustion du gaz n'est que partielle et que le phénomène de combustion s'arrête dès que les gaz de combustion attei- gnent la zone de distillation. La condition optimum à réaliser consiste à conférer au vent secondaire une te- neur moyenne en oxygène .
Lorsqu'on travaille dans le four tournant avec du charbon à gaz , il arrive quelquefois que le four à cuve de peu de hauteur à oxygène contient trop peu de charbon.
On ne peut joindre un trop grand excès de charbon à la charge, étant donné qu'un excès de charbon à gaz donne facilement lieu à des combustions indésirables dans le four tournant. C'est la raison pour laquelle , dans le
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procédé suivant l'invention, on alimente simultanément le four à cuve à oxygène en charbon maigre supplémentaire
Le procédé suivant l'invention permet de traiter dans le four tournant aussi bien des matières en gros morceaux qu'en fins morceaux et aussi bien du minerai que du charbon .
Les gros morceaux ne sont, il est vrai, pas aussi vite chauffés à fond que les petits morceaux, en sorte que la pré-réduction des matières en gros mor- ceaux dure plus longtemps que celle des matières en fins morceaux . Toutefois, grâce à la température élevée ré- gnant à l'entrée dans le four tournant, l'inconvénient mentionné ci-avant est complètement évité . Il s'ensuit l'avantage substantiel, selon lequel le four tournant peut être alimenté au moyen de n'importe quelle matière première, sans qu'il soit besoin de soumettre cette der- nière à une préparation préalable . De'plus, il n'est pas nécessaire de laver le charbon, étant donné que le trai- tement des cendres au four de traitement métallurgique ne présente aucune difficulté .
Le minerai de même que le charbon peuvent être amenés à l'état brunt, c'est-à- dire à l'état où ils sont extraits de la mine et sans qu'ils. doivent subir un classement, au four tournant. Si on travaillait de cette manière au haut-fourneau, il en résulterait des dérangements graves. Au haut-fourneau, un gros morceau de minerai ne subirait qu'une faible pré-réduction dans le creuset du four et devrait y être réduit directement , c'est-à-dire à l'aide de car- bone fixe . Cet inconvénient ne se présente pas dans le procédé , suivant l'invention, étant donné que.dans le four à cuve de peu de hauteur une réduction indirecte, c'est-à-dire une réduction à l'aide d'oxyde de carbone, n'entre pratiquement pas en ligne de compte .
Il est évident qu'un morceau ayant subi une petite préréduction
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utilise plus de chaleur et plus de carbone dans le four à cuve de peu de hauteur qu'un morceau ayant subi une forte pré-réduction . L'attaque des matières oxydantes sur les morceaux de minerai est cependant beaucoup plus intensive dans le four tour- nant que dans le haut-fourneau et, dès lors, les morceaux de minerai se décomposent, par glissement dans le four tournant et sous l'action de la réduction et de la température plus élevée, beaucoup plus facilement qu'au haut-fourneau .
Dans le procédé suivant l'invention, le charbon est utilisée de la façon la plus avantageuse possible dans le système de traitement métallurgique . La demande de com- bustible par tonne de fonte obtenue tombe environ à 450 kgs.
Il est souvent avantageux de dépasser intentionnel- lement cette demande minimum en charbon . C'est le cas notamment lorsqu'on veut obtenir un gaf final de grande valeur en partant de charbon de qualité mé- diocre .
Si on tient compte des 50 kgs. de charbon, qui sont utilisés pour la carbonisation de chaque tonne de fonte, la demande totale en charbon à utiliser dans le procédé suivant ltinvention s'élève à 500 kg par tonne de fer. Cette quantité totale de charbon se répartit de la façon suivante . Une partie constituée de charbon à gaz est fournie au four tournant, tandis qu'une autre partie constistuée de charbon maigre est livrée au four à cuve de peu de hauteur. Cette double alimentation en charbon est très avantageuse en ce sens qu'elle permet facilement d'équilibrer les fluctuations se présentant dans la consommation de charbon. Il peut se faireque, pour une raison quelconque, le four tournant utilise trop de
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charbon .
L'excès dé charbon utilisé dans le four tour- naat vient alors à manquer dans le four à cuve de peu de hauteur, où, en raison du manque de charbon, on ne dis- pose pas de la chaleur nécessaire à la fusion du fer et des scories et à la continuation de la réductiop. Ce cas se présente, par exemple, lorsqu'une quantité quelque peu trop grande de chanbon est brûlée par le vent se- condaire . Cet excès de charbon brûlé se remarque par le fait que les gaz quittant le four tournant contiennent des quantités plus ou moins importantes d'oxyde de car- bone ou sont trop chauds, c'est-à-dire ont encore un pouvoir calorifique ou de la chaleur sensible . Dans un tel cas, on peut quelque peu corriger la marche du four, en augmentant, de manière appropriée, la fourni- ture de charbon maigre au'four à cuve de peu de hauteur.
REVENDICATIONS ----------------
1. Procédé pour le traitement métallurgique de minerais oxydés dans un four à cuve de peu de hauteur à oxygène, caractérisé en ce que le lit de fusion comprenant du charbon à gaz est amené au four à cuve pré- cité par l'intermédiaire d'un four tournant, dans le-. quel on brûle une partie du gaz de réduction provenant du four à cuve , tandis que.on fournit simultanément et directement du charbon maigre supplémentaire audit: four à cuve.
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It is a process for the metallurgical treatment of oxidized ores in low-oxygen shaft furnaces.
When operating in low oxygen tank furnaces with lean coal and when bringing the charge, via a rotary furnace, to the tank furnace, it is advantageous to burn, in the rotary oven, the quantity of gas necessary for heating the load and possibly extracting the rest of the gas from the oven before it enters the rotary oven. A combustion gas then leaves the rotary furnace, which has neither a significant calorific value nor a sensible excess of heat, which amounts to saying that the gas is completely exhausted and can therefore be evacuated.
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This is not the case, however, when the smelting bed is treated in the rotary kiln not with lean coal, but with gas coal. Gas coal contains volatile constituents, which are of great value and whose destruction by combustion means loss. When using gas coal in the rotary kiln, it is important to operate another way.
When using a lean coal, the amount of wind to be blown into the rotary kiln must be measured so as to be sufficient for the combustion of the gas passing through the rotary kiln and of the carbon monoxide given off in the rotary kiln of the solid load. On the other hand, when coal fired is employed, the complete combustion of the gas would not only be superfluous, but it would result in the removal of the valuable volatile constituents. These volatile materials are extracted from the coal in the rotary kiln, during the passage of the fusion bed, and are entrained by the combustion gases. Volatiles can thus be repaired in a by-product recovery installation associated with the rotary kiln.
The valuable gas, which remains after the separation of the volatile components, is led to a suitable utilization plant. The volatile components are almost completely separated in the by-product recovery plant. These are in fact only the distillates and not the actual constituents of the gas, such as carbon monoxide, methane and hydrogen.
This waste gas is, provided it originates from the volatile constituents of coal, similar to gas works gas or coke oven gas. It differs from the latter only by the fact that it is mixed with the combustion gases, coming from the burnt gases.
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strips at the base of the rotary kiln with the air introduced and has a calorific value not equal to 4000 kcal / m3, but less than this value. Nevertheless, it is a precious gas whose calorific value of the nature of coal to gas and of the mixture ratio between the flame gases and the gas separated by distillation.
According to the invention, work is carried out so as to provide the rotary furnace with a melting bed, which is mixed with the coal gas and burns in the rotary furnace part of the reduction gas. Thanks to this partial combustion, the reduction gas loses only part of its calorific value and on leaving the rotary kiln, after separation of the volatile materials, a gas is obtained which is, from all points of view. better than blast furnace gas.
In the operating mode according to the invention, the secondary wind is sent to the base of the rotary kiln. We work with a quantity of vent just sufficient to burn off the quantity of carbon monoxide necessary for heating the fusion bed.
In the process according to the invention, it is advantageous not to allow the working temperature to rise too much in the low-rise oxygen shaft furnace into which the charge coming from the rotary furnace is introduced. The reduction of the working temperature can be obtained by mixing wind with high quality oxygen, with which the furnace is moreover supplied.
When conditions are favorable, sometimes only air can be used.
The temperature distribution and composition of the flame gases, which originate from the partial combustion of the reduction gas by the secondary wind in the rotary kiln, must be chosen so that at the beginning of the distillation zone in the kiln turning, the
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flame gas no longer has any oxidizing character. The gas-fired coal introduced with the charge into the rotary kiln and sliding towards the bottom of this rotary kiln progressively reaches zones where increasingly high temperatures prevail. Thus, the coal is first heated and this heating is followed by distillation. When the distillation begins, the flame gases no longer have any oxidizing character, so that the volatile constituents are not destroyed.
During the development of the distillates in a by-product recovery plant, after separation of the by-products, a waste gas remains.
Since secondary wind has been blown into the rotary kiln, the waste gas contains a corresponding proportion of nitrogen. This nitrogen decreases the value of the waste gas. It is therefore advantageous to enrich the secondary wind with oxygen, so as to reduce its nitrogen content and thus increase the value of the waste gas.
When the secondary wind is enriched with oxygen, the temperature in the rotary kiln increases. This phenomenon is, however, not detrimental, since the combustion of the gas is only partial and the combustion phenomenon stops as soon as the combustion gases reach the distillation zone. The optimum condition to be achieved consists in giving the secondary wind an average oxygen content.
When working in the rotary kiln with gas charcoal, it sometimes happens that the low-rise oxygen shaft furnace contains too little charcoal.
Too great an excess of coal cannot be added to the charge, since excess gas coal easily gives rise to undesirable combustions in the rotary kiln. This is the reason why, in the
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process according to the invention, the oxygen tank furnace is simultaneously supplied with additional lean coal
The process according to the invention makes it possible to treat in the rotary kiln both materials in large pieces and in fine pieces and both ore and coal.
The large pieces are, it is true, not as quickly heated thoroughly as the small pieces, so that the pre-reduction of the material into large pieces takes longer than that of the fine pieces. However, thanks to the high temperature prevailing at the entrance to the rotary kiln, the aforementioned drawback is completely avoided. This results in the substantial advantage that the rotary kiln can be supplied with any raw material without the need to subject the latter to prior preparation. In addition, it is not necessary to wash the coal, since the treatment of the ash in the metallurgical treatment furnace presents no difficulty.
The ore as well as the coal can be brought in the brunt state, that is to say in the state in which they are extracted from the mine and without them. must undergo a classification, in the rotary kiln. If one worked in this way in the blast furnace, it would result in serious disturbances. In the blast furnace, a large chunk of ore would undergo only a slight pre-reduction in the furnace crucible and would have to be reduced there directly, that is, using fixed carbon. This drawback does not arise in the process according to the invention, given that in the shaft furnace of a small height an indirect reduction, that is to say a reduction using carbon monoxide , hardly comes into play.
It is obvious that a piece having undergone a small pre-reduction
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uses more heat and more carbon in the low-rise shaft furnace than a piece that has undergone a strong pre-reduction. The attack of oxidizing materials on the pieces of ore is, however, much more intensive in the rotary furnace than in the blast furnace and, therefore, the pieces of ore decompose, by sliding in the rotary kiln and under the action of reduction and higher temperature, much more easily than in the blast furnace.
In the process according to the invention, the coal is used in the most advantageous way possible in the metallurgical treatment system. The fuel demand per ton of cast iron obtained drops to around 450 kgs.
It is often advantageous to intentionally exceed this minimum coal demand. This is particularly the case when it is desired to obtain a final gaf of great value starting from poor quality coal.
If we take into account the 50 kgs. of coal, which are used for the carbonization of each ton of pig iron, the total demand for coal to be used in the process according to the invention amounts to 500 kg per ton of iron. This total quantity of charcoal is distributed as follows. A part consisting of gas charcoal is supplied to the rotary kiln, while another part consisting of lean charcoal is delivered to the low-height shaft kiln. This double supply of coal is very advantageous in that it easily allows the fluctuations in the consumption of coal to be balanced. It may be that, for some reason, the rotary kiln is using too much
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coal.
The excess charcoal used in the spinning furnace then runs out in the low-height shaft furnace, where, due to the lack of charcoal, the heat required for melting the iron is not available. and slag and the continuation of the reductiop. This happens, for example, when a somewhat too large quantity of chanbon is burnt by the secondary wind. This excess of burnt coal is noticed by the fact that the gases leaving the rotary kiln contain more or less significant quantities of carbon monoxide or are too hot, that is to say still have a calorific value or sensible heat. In such a case, the operation of the kiln can be corrected somewhat, by suitably increasing the supply of lean charcoal to the low-height shaft kiln.
CLAIMS ----------------
1. Process for the metallurgical treatment of oxidized ores in a low-height oxygen shaft furnace, characterized in that the smelting bed comprising gas-fired coal is fed to the above-mentioned shaft furnace by means of a rotating oven, in the-. which is burned part of the reduction gas from the shaft furnace, while.on simultaneously and directly additional lean coal to said: shaft furnace.