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" Procédé et appareil de traitement de minerais de fer par un vent riche en oxygène".
Dans le haut-fourneau ordinaire, on injecte dans ment le creuset, partie inférieure du four, de l'air, notam/ en quantité égale à environ 3000 m3/toone de fer obtenu. L'o- xygène de l'air brûle avec le coke chauffé à blanc pour donner de l'oxyde de carbone, tandis que l'azote reste pra- tiquement inaltéré. Cette grande quantité de gaz s'échauffe dans la z8ne de combustion et dans cet état chauffé, à une température d'environ 1600 C, s'élève vers le haut du four.
De cette manière, on enlève du creuset une grande quantité xx de chaleur. Pour ne pas la perdre, on doit donner au haut- fourneau une hauteur très élevée, 20 à 30 mètres, pour don-
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ner au gaz la possibilité de transmettre la plus grande partie de la chaleur sensible à la charge descendante.
Si on augmente la teneur en oxygène de l'air insufflé, la quantité de gaz montant dans le four par tonne de fer obtenu est diminuée, car la quantité d'oxygène seule est importante et non celle d'azote. On enlève par consé- quant moins de chaleur au creuset et la chute de tempéra- ture vers le gueulard est'plus rapide, c'est-à-dire que si, pendant le travail avec de l'air ordinaire, la température au gueulard est de 300 C environ, elle descend progressive- ment lorsque la concentration en oxygène augmente, jusqu'à atteindre environ 100 C, limite inférieure permise en pra- tique. De cette façon, on économise de la chaleur, car la chaleur sensible quittant le four avec les gaz du gueulard est naturellement perdue.
Cet avantage est la cause princi- pale de la diminution de la consommation de combustible. d'environ 100 C
La limite inférieure/susmentionnée de la tem- pérature des gaz du gueulard est obtenue avec une concentra- tion en oxygène relativement faible. Si on va encore plus loin, cette zone de 100 C descend simplement dans le four, c'est-à-dire que la partie supérieure du four située entre le gueulard et la zone de 100 ne travaille pratiquement plus. Le four n'est donc plus utilisé entièrement. On peut par conséquent donner à un tel four 'une hauteur beaucoup moins grande, si on travaille avec du vent enrichi en oxy- gène, et pour une très forte concentration en oxygène, une hauteur de quelques mètres suffit.
Le principal avantage, qui découle d'un tel mode de travail, c'est-à-dire de l'emploi d'un four aussi bas, est la possibilité de traiter des constituants de lits de fusion de moindre valeur. Comme le poids élevé de la haute colonne de charge du haut-fourneau fait défaut, il ne s'exerce plus qu'une pression relativement faible sur les constituants du lit de fusion dans les parties infé- rieures du four, qui ntont par conséquent pas besoin de
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posséder de propriétés particulières de résistance,telles que la résistance à la pression, aux chocs et au frotte- ment. Egalement au point de vue chimique, les conditions du limitatives imposées aux constituants/lit de fusion sont beaucoup plus étendues que dans le haut-fourneau, et ce autant pour le combustible que pour le minerai.
Le minerai et le combustible sont introduits dans le four sans tenir compte de façon essentielle de la grosseur aes morceaux ni de la composition. Comme la ré- duction indirecte, c'est-à-dire la réduction par CO, est, contrairement à la réduction directe par le carbone,moins importante que dans le haut-fourneau, la consommation de combustible est plus élevée. Une consommation croissante de combustible ne représente cependant un inconvénient dans le haut-fourneau ordinaire que parce qu'il s'agit de charbon de haute qualité, qui n'est utilisé qu'à concur- rence de la moitié de son pouvoir calorifique dans le four lui-même, tandis que l'autre moitié se trouve dans le gaz du gueulard. Ce gaz de gueulard.a peu de valeur. Il n'a qu'un mouvoir calorifique d'environ 800-900 kcal/m3.
Dans et le haut-fourneau, un combustible plus riche xxx de plus de valeur, est par conséquent transformé en un gaz de moin- dre valeur. Dans le four à cuve de peu de hauteur à oxy- gène, le contraire a lieu. On part de combustible de peu de valeur et on produit un gaz dtun pouvoir calorifique égal à environ 2600 kcal/m3, c'est-à-dire un gaz ayant un pouvoir calorifique environ trois fois plus élevé.
Contrairement à ce qui se passe au haut-fourneau,dans le four à cuve de peu de hauteur à oxygène la production de gaz constitue un avantage.
Le gaz obtenu de cette manière trouve son em- ploi à l'extérieur du four, dans des buts qui ne sont pas en rapports immédiats avec l'élaboration.Mais la chaleur sensible du gaz est ainsi perdue.
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Il a été trouvé quon peut utiliser de façon particulièrement avantageuse le gaz obtenu par xxxx l'élaboration métallurgique du minerai de fer avec de l'oxygène, si on introduit séparément dans le four le combustible et le minerai avec ses additions et si on chauffe au moins le minerai par combustion du gaz de réductionlors de son entrée dans le four.
Pour la réalisation du procédé, on part par exemple d'un four à cuve de peu de hauteur à oxygène fermé, muni, comme à l'ordinaire, au gueularde d'une fouble fermeture. A cet endroit n'a lieu cependant que l'introduction du combustibletandis que le minerai, les additions et éventuellement la mitraille, sont introduits latéralement dans le four. L'introduction de ces constituants du lit de fusion se fait avantageusement par l'intermédiaire d'un petit four rotatif raccordé à l'ouverture latérale du four à cuve. Le gaz de réduction s'échappe directement du four à cuve dans le four rotatif, dans lequel il est brûlé par addition de vent.
Les constituants du lit de fusion introduits dans le four à cuve par le four rotatif sont chauffés à tel point qu'ils restent encore juste en dessous du point de ramolissement et qu'une agglomération est évitée. Dans le four rotatif latéral ont lieu non seulement le séchage et le chauffage, mais;, pour autant que le minerai contienne des carbonates, également le grillage. Le minerai tombe dans le four à cuve à une température d'environ 1000'C et y est aisément réduit en FeO par le C0 se déplaçant en sens inverse. Le besoin de chaleur dans le creuset est par conséquent relativement faible.
Pour le traitement préalable du minerai, il est avantageux de n'utiliser que la quantité de gaz qui est nécessaire à cette opération. Lorsqu'on opère sur des charges riches en mitrailles, il peut se faire que la totalité du gaz disponible doive être consommée dans ce but, car la
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quantité de gaz n'est que faible par suite de la faible consommation de combustible. En général, il reste cependant encore un excès de gaz. On peut immédiatement soutirer cet excès de gaz du four à cuire et cela, soit au dessus de la charge soit en partie au dessus et en partie en dessous de la charge.
Comme il règne une surpression dans le four à cuve,la répartition de la quantité de gaz entre le grillage des minerais et le départ du gaz peut aisément être réglée par étranglement de la conduite de départ de gaz, par exemple à l'aide d'un registre. Si on extrait le gaz en dessous de la charge, on obtient un gaz utile consistant presque exclusivement en CO et ayant un pouvoir calorifique d'au moins 2600 kcal/m3. Le gaz, qu'on extrait au dessus de la charge, a déjà subi une certaine oxydation par la réduction préalable susmentionnée du minerai, et ne possède en conséquence qu'un pouvoir calorifique quelque peu plus faible.
Le dessin annexé au présent mémoire représente un exemple d'exécution d'un dispositif convenant de façon particulièrement avantageuse à la réalisation du procédé décrit. Par la notation de référence 1, on désigne le four à cuve de petite hauteur à oxygène. En 2 sont représentées les tuyères à travers lesquelles le vent riche en oxygène est soufflé. En 3 est représentée la fermeture du gueulard et en 4 le four rotatif relié au four 1. Les ouvertures de départ du gaz de réduction peuvent être disposées en un endroit quelconque et ne sont par conséquent pas représentées, de même que les amenées de vent dans le four rotatif.
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"Method and apparatus for treating iron ores by an oxygen-rich wind".
In the ordinary blast furnace, air is injected into the crucible, lower part of the furnace, in particular in a quantity equal to approximately 3000 m 3 / ton of iron obtained. The oxygen in the air burns with the heated coke to give carbon monoxide, while the nitrogen remains virtually unaltered. This large quantity of gas heats up in the combustion zone and in this heated state, at a temperature of about 1600 C, rises to the top of the furnace.
In this way, a large quantity xx of heat is removed from the crucible. In order not to lose it, we must give the blast furnace a very high height, 20 to 30 meters, to give
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to give the gas the possibility of transmitting most of the sensible heat to the descending load.
If the oxygen content of the blown air is increased, the quantity of gas rising in the furnace per tonne of iron obtained is reduced, since the quantity of oxygen alone is important and not that of nitrogen. As a result, less heat is removed from the crucible and the temperature drop towards the mouth is more rapid, that is to say if, during work with ordinary air, the temperature at the mouth is about 300 C, it gradually drops as the oxygen concentration increases, until it reaches about 100 C, the lower limit permitted in practice. In this way, heat is saved, because the sensible heat leaving the oven with the gases from the top is naturally lost.
This advantage is the main cause of the reduction in fuel consumption. about 100 C
The above / mentioned lower limit of the top gas temperature is achieved with a relatively low oxygen concentration. If we go even further, this 100 C zone simply goes down into the furnace, that is to say that the upper part of the furnace located between the top and the 100 zone practically no longer works. The oven is therefore no longer fully used. Such a furnace can therefore be given a much lower height if one works with oxygen enriched wind, and for a very high oxygen concentration a height of a few meters is sufficient.
The main advantage, which results from such a working method, that is to say from the use of such a low furnace, is the possibility of processing lower value melting bed constituents. As the high weight of the high blast furnace charge column is lacking, only relatively low pressure is exerted on the melt bed constituents in the lower parts of the furnace, which therefore are not need of
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possess particular strength properties, such as resistance to pressure, impact and friction. Also from the chemical point of view, the limiting conditions imposed on the constituents / fusion bed are much more extensive than in the blast furnace, and this as much for the fuel as for the ore.
Ore and fuel are introduced into the kiln with no essential regard for lump size or composition. As the indirect reduction, that is to say the reduction by CO, is, unlike the direct reduction by carbon, less important than in the blast furnace, the fuel consumption is higher. Increasing fuel consumption, however, is a disadvantage in the ordinary blast furnace only because it is high-quality coal, which is only used at half of its calorific value in the furnace. oven itself, while the other half is in the top gas. This top gas is of little value. It only has a calorific movement of about 800-900 kcal / m3.
In and the blast furnace, a richer fuel, xxx of more value, is consequently transformed into a gas of less value. In the low-rise oxygen shaft furnace, the reverse is true. We start with fuel of little value and produce a gas with a calorific value equal to about 2600 kcal / m3, that is to say a gas having a calorific value about three times higher.
Contrary to what happens in the blast furnace, in the low-height oxygen shaft furnace the production of gas constitutes an advantage.
The gas obtained in this way finds its use outside the furnace, for purposes which are not directly related to the production. But the sensible heat of the gas is thus lost.
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It has been found that the gas obtained by metallurgical production of iron ore with oxygen can be used in a particularly advantageous manner, if the fuel and the ore with its additions are separately introduced into the furnace and if the fuel is heated to the furnace. minus the ore by combustion of the reduction gas when entering the furnace.
For carrying out the process, one starts, for example, with a closed oxygen tank oven of little height, provided, as usual, at the top with a double closure. At this point, however, only the introduction of the fuel takes place, while the ore, the additions and possibly the scrap metal are introduced laterally into the furnace. The introduction of these constituents of the melting bed is advantageously done by means of a small rotary kiln connected to the side opening of the shaft kiln. The reduction gas escapes directly from the shaft furnace into the rotary kiln, where it is burnt off by adding wind.
The melt bed constituents introduced into the shaft furnace by the rotary furnace are heated to such an extent that they still remain just below the softening point and agglomeration is avoided. In the lateral rotary kiln, not only drying and heating take place, but as long as the ore contains carbonates, also roasting. The ore falls into the shaft furnace at a temperature of about 1000 ° C and is easily reduced there to FeO by the C0 moving in the opposite direction. The heat requirement in the crucible is therefore relatively low.
For the pre-treatment of the ore, it is advantageous to use only the quantity of gas which is necessary for this operation. When operating on loads rich in scrap metal, it may happen that all the available gas must be consumed for this purpose, because the
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The amount of gas is only small due to the low fuel consumption. In general, however, there is still an excess of gas. This excess gas can be immediately withdrawn from the baking oven, either above the load or partly above and partly below the load.
As there is an overpressure in the shaft furnace, the distribution of the quantity of gas between the roasting of the ores and the departure of the gas can easily be regulated by throttling the gas supply line, for example using a register. If the gas is extracted below the load, a useful gas is obtained consisting almost exclusively of CO and having a calorific value of at least 2600 kcal / m3. The gas, which is extracted above the charge, has already undergone some oxidation by the above-mentioned preliminary reduction of the ore, and consequently only has a somewhat lower calorific value.
The drawing appended to this memory represents an exemplary embodiment of a device suitable in a particularly advantageous manner for carrying out the method described. The reference notation 1 denotes the oxygen low-rise shaft furnace. In 2 are shown the nozzles through which the oxygen-rich wind is blown. At 3 is shown the closure of the throat and at 4 the rotary kiln connected to kiln 1. The openings for the outlet of the reduction gas can be arranged anywhere and are therefore not shown, as are the wind intakes in the rotary kiln.
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