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Il Procédé de traitement métallurgique du four à cuve à oxygène, de faible hauteur Il.
Le traitement métallurgique âu four à cuve à oxygène, de faible hauteur demande, tel qu'il se pratique jusqu'à présenta plus de charbon qu'au haut-fourneau. Pour la faible hauteur de charge et le faible degré de réduction indirecte, la consommation de charbon est plus élevée que dans le haut-fourneau . La réduction par l'oxyde de carbone n'est pas, dans le four à cuve à oxygène, de faible hauteur, de tant d'importance que dans le haut-fourneau . Cette consommation plus grande de charbon n'est surtout pas un désavantage lorsqu'on,.dispose en suffisance de charbon de qualité inférieure et à bon mardhé, et lorsqu'il se pré-
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se&te à l'endroit où se fait l'élaboration, un besoin en gaz si important, que les masses de gaz qui se produisent peuvent être employées sans plus.
Il y a des cas, cependant, où le travail avec un excès de charbon n'est pas avantageux. De tels.cas se présentent lorsque l'on doit travailler avec des consti- tuants de lits de fusion en morceaux très petits. Il se présente dans la nature beaucoup de minerais qui sont obtenus sous forme de grains fins , De tels minerais ne sont pas susceptibles, en général, d'être employés dans le haut-fourneau, ou bien ils doivent être soumis au préalable à une préparation soigneuse, par exemple aussi à un processus de concrétion .Le procédé décrit ci-après permet de traiter de tels minerais dans le four à cuve à oxygène , de faible hauteur, On choisit aussi pour l'élaboration du charbon fin.on emploie donc le combusti- ble également sous forme de petits morceaux.
L'ensemble du lit de fusion est, d'après cela, soumise au four à cuve à oxygène de faible hauteur , en petits morceaux.
Si cependant on portait immédiatement le lit de fusion au four à cuve à oxygène, de faible hauteur, le mode de travail dans le four en deviendrait notablement plus diffi- cile. La présente invention est relative à un procédé grâce auquel la difficulté peut être écartée.
Suivant l'invention, le lit de fusion est échauffé avant son introduction dans le four à cuve à oxygène, de faible hauteur ,et cela jusqu'à agglomération . Le lit de fusion en rétifs morceaux lui est de cette façon apporté sous forme partiellement concr tée Cependant, par suite de l'addition de charbon au lit de pression,les fragments isolés ne sont pas solides mais faciles à casser. Lorsque ces fragments tonbent dans le four à cuve à oxygène, de faible hauteur, ils se cassent et donnent
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lieu à une granulation qui s'approprié de façon remarquable au travail du four à cave de faible hauteur.
L'échapffement se fait avec avantage en envoyant les constituants du lit de fusion sous forme de petits morceaux au travers d'un four rotatif, qui est chauffé au gaz. On a déjà proposé d'employer un tel four rotatif pour le préchauffage du minerai, et d'amener au four à cuve à oxygène, de faible hauteur le charbon séparé des autres constituants du lit de fusion. Dans ce cas le mine- rai est échauffé dans le four rotatif jusqu'à environ 1000 C, donc jusqu'à une température où il se présent fa- vorablement pour une préréduction par l'oxyde de carbone, mais où il n'est pas encore xxxxx concrété . Une concré- tion du minerai, dans le cas de l'amenée séparée du minerai et du charbon au four à cuve à oxygène, de faible hauteur, produirait des perturbations notables et rendrait impossible la conduite du four.
Par conséquent, on fera attention, dans le mode de travail précédemment décrit, que l'échauffement du minerai ne s'élève pas au delà d'environ 1000 .
Par contre, il est avantageux , dans le présent procédé, dans lequel non seulement le minerai, mais tout le lit de fusion, donc aussi le charbon, est introduit dans le four rotatif, de pousser l'échauffement si loin, qu'il en résulte une concrétion. Les constituants du lit de fusion agglomérés retombent pourtant facilement en miettes lorsqu'ils tombent dans le four, parce que le charbon contenu dans le lit de fusion empêche une concré- tion en blocs solides.
La charge entière, minerai et charbon, fait son chemin, dans la forme de réalisation décrite du pré- sent procédé, à travers les gaz enflammés dans le four rotatif . La charge-glisse à la repcontre des gax en- flammés . Les gaz enflammés prennent naissance parle
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fait que l'on ajoute du vent aux gaz de réduction ascendants qui viennent du four , et que de cette manière on brûle les gaz dans le four rotatif.Le minerai et le charbon glissent donc à travers le four rotatif dans la direction du four à cuve à oxygène, de faible hauteur.
Sur ce par- cour s, les gaz enflammés affluent à leur rencontre et échauffent le lit de fusion , jusqu'à une température appro- priée, qui suffit a provoquer la concrétion dans le sens indique . La formation d'un xxx gros gâteau est empêchée par la présence du conbustible . Une certaine agglomération est cependant nécessaire pour le minerai en petits mor- ceaux, pour le conduire au four sous forme de morceaux plus gros.
L'apport de vent au four rotatif se produit d'abord dans le four rotatif lui-même . Là brûle donc, a longue flamme, le gaz qui monte du four à cuve à oxygène, de faible hauteur. D'après 1-'expérience , ces gaz enflammés ne contribuent que peu à la combustion, dans le four rotatif, du charbon @ qui se trouve mélangé au mineraidans le lit de fusion- Les gaz enflammés lèchent seulement la surface extérieure du lit de fusion qui se déplace vers le bas dans lefour rotatif , mais ne sont pas en mesure et -ne sont pas non plus forcés de passer au travers de tout le lit de fusion, comme doivent le faire sensiblement les gaz dans le four à cuve de faible hauteur.
Par suite,le charbon, qui est mélangé au lit de fusion, est en réalité échauffé seulement, mais non brûlé. L'oxyde de carbone et l'@@ygène ne brûlent donc pas le charbon, mais produisent seulement un échauffement du lit de fusion entier, dans la mesure nécessaire pour que le charbon soit complètement dégazé .
Mais cette sorte d'échauffement a pour effet de faire réagir déjà dans le four rotatif le charbon et le minerai l'un avec l'autre Dès que le charbon et le minerai sont suffisamment échauffés par les gaz enflammés qui s'étendent
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au-dessus d'eux, ils commencent à agir l'un sur l'autre et le gaz de réaction résultant, lequel est constitué par du gaz carbonique et de l'oxyde de carbone, s'élève hors de la charge solide et monte dans la phase gazeuse.
La phase gazeuse doit maintenant contenir assez d'oxygène pour que l'oxyde de carbone,qui entre dans la phase gazeu- se en provenance du lit de fusion, soit brûlé de façon pratiquement complète en gaz. carbonique .
L'addition d'oxygène se fait par le vent, qui est introduit à la partie inférieure du four rotatif et dont on peut facilement régler la quantité . Ce vent peut consister soit en air, soit en un gaz enrichi en oxygène.
Il est cependant tout à fait superflu, en général, d'entre- prendre un enrichissement en oxygène, car le gaz qui aban- donne le four rotatif possède à ,peine une valeur technique et sa chaleur sensible aussi a été largement exploitée .
Si donc on abaisse l'apport en azote par élévation de la teneur en oxygène, on n'arrive généralement pas à un avan- tage.
La charge et les gaz enflammés sont en contact dans le four rotatif, suivant un plan seulement, en pratique, savoir dans le plan transversal suivant lequel le lit de fusion est toujours étendu dans le four rotatif. Les gaz de réduction passant du four à cuve à oxygène , de faible hauteur dans le four rotatif sont mélangés avec 'de l'air et cette quantité d'air est réglée de façon à gacan. tir une combustion complète des gaz ainsi que de l'oxyde de carbone s'élevant de la charge . Le pouvoir calorifi- que du gaz de réduction est ainsi exploité entièrement et la chaleur sensible est reportée sur la charge de façon pratiquement complète .
Les gaz de combustion qui sortent du four à son extrémité supérieure sont par suite sans valeur;on peut done travailler avec un four
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rotatif ouvert, ce qui signifie en même temps que le four à oxygène à cuve/de faible hauteur travaille ouvert lui aussi, puisque le four rotatif représente la suite du four à cuve de faible hauteur.
Il peut arriver que dans des conditions de marche particulièrement favorables du four à cuve à oxygène,de faible hauteur, il soit produit plus de gaz qu'il n'en est nécessaire pour l'échauffement décrit du lit de fusion jusqu'à agglomération. Dans ce cas, on peut facilement soutirer l'excès du four à cuve à oxygène , de faible hauteur, avant que le gaz ne pénètre dans le four rotatif.
Dans le procède décrit, le minerai dans le four rotatif n'est pas seulement asséché, chauffé, échauffé et éventuellement grillé, mais encore largement pré- réduit. A son entrée dans le four à cuve à oxygène, de faible hauteur il consiste essentiellement en fer métalli- que sous forme d'éponge de fer et en oxyde de fer (FeO) tandis que les oxydés de fer supérieurs sont pratique- ment réduits de façon complète.
La charge solide de minerai fin et decharbon fin est pass4-e à l'état de concrétion , qui ne forme cependant pas de gâteau solide cohérent, mais qui, par suite du charbon qui y est mélan- gé en quantité considérable, est très meuble et se casse dans son glissement en passant par dessus la pièce inter- médiaire du four rotatif dans le four à cuve à oxygène, de faible hauteur. La situation dans le présent exem- ple est donc tout à fait autreque dans la concrétion normale, dans laquelle on n'ajoute au minerai que 6 à 7 % de charbon fin. Ce charbon suffit juste à fournir la chaleur et la température nécessaires pour la concré- tion .
Dans le présent procédé cependant tout le char- bon de la charge est-mélangé au minerai, c'est-à-dire,
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en chiffres ronds, 500 kg de charbon par tonne de fer produite . On compte pour un minerai qui contient environ 50 % de fer, avec une addition en charbon de 25 % du poids du minerai . Si donc on emploie un minerai dont il faudrait deux tonnes pour produire une tonne de fer, l'addition se monte à 500 kg de charbon fin. Ainsi dans le présent procédé un très grand travail préliminaire se fait dans le four rotatif et en fait on dépense dans le four rotatif environ la moitié du besoin total en chaleur.
Le four à cuve à oxygène de faible hauteur a, comparati- vement à cela, peu de travail à fournir, c'est-à-dire qu'en gros il doit apporter la moitié du besoin total en chaleur . 'Mais dans le four à cuve à oxygène, de faible hauteur il s'agit de chaleur de qualité supérieure, de calories qui ne sont pas, comme dans le four rotatif, nécessaires pour produire une température d'un peu plus de 1000 , mais de calories disponibles à un niveau de température tel qu'elles soient en état de fondre le fer et les scories'
La division du travail, qui apparaît dans le pro- cédé suivant l'invention , est donc pleine de significa- tion, car le travail avec un oxygène à forte teneur donne une chaleur très précieuse, et dans ce mode de travail on en emploie précisément la partie la plus pré- cieuse là où elle est nécessaire,
tandis que la chaleur qui n'est pas si précieuse est employée pour les travaux préparatoires dans le four rotatif. La charge tombant du four rotatif dans le four à cuve à oxygène, de faible hauteur n'a plus qu'à y voir sa réduction se finir et alors se produit la fusmon.
En tout, pour produire une tonne de fonte liquide, il faut une quantité de chaleur de 3 x 106 Kcal en chiffres ronds. Commel'oxyde de carbone de la charge sera pratiquement brûlé entièrement en gaz carbonique, il faut
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en chiffres ronds 450 kg de charbon pour 9 roduire une telle quantité de chaleur.
A cela s'ajoutent encore envi- l'on 50 kg de charbon pour la carburation de la fonte pour porter sa teneur en carbone à 3-4 @ Les 450 kg de charbon ne sont brûlés qu'en petite partie dans le four rotatif et en nartie beaucoup plus grande par l'oxygène du minerai, en sorte que le minerai est ré- duiten fer métallique . Il n'y a pas que le restqui reste à brûler avec de l'oxygène dans le présent procé- dé. Ce reste dépend naturellement du mode opératoire.
Il est cependant en tous cas inférieur à 408 kg.Le besoin en oxygène dans un procédé conforme l'invention se monte donc au plus à 300 m3 par tonne de fer, chiffre qui est essentiellement plus petit 'que le besoin en azote que demandaient les procédés d'élaboration connus jusqu' présent.
Le nouveau procéd permet d'abaisser la teneur en ox@gene da vent primaire, donc du vent qui est introduit à sa base dans le four à cuve à oxygène , de faible hauteur. Dans le mode opéra boire décrit, les conditions de température dans le four à cuve à oxygène, de faible hauteur sont telles, que dans la plupart des cas on ne doit pas travailler avec un oxymène très riche , donc avec une concentration du vent en oxygène de 80-90 On peut descendre en dessous de ces limites et réaliser ainsi les conditions de travail économiques optima.
Par l'abaissement de la teneur en oxygène,les gaz de réduction qui se produisent dans le vent primaire ne sont plus. a vrai dire, de si grande valeur qu'avec le vent riche en oxygène, mais ils suffisent pour la combustion dans le four rotatif avec l'aide du vent secondaire . On peut de cette façon régler le pouvoir calorifique des gaz à brûler dans le four rotatif en sorte qu'un soutirage, hors du four à cuve, du gaz en excès, devienne superflu.
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Si l'on travaille avec un oxygène très riche dans le four à cuve de faible hauteur, on peut, dans la plupart des cas soutirer du four à cuve un gaz en excès de haute valeur. Dans ce cas cependant il peut arriver que la tem- pérature dans le four à cuve de faible hauteur monte très haut. Un moyen de réduire et de rég;er cette température consiste en ce qu'à l'oxygène riche qui est apporté comme vent primaire, eu mélange de l'eau ou de la vapeur d' eau.
Lorsqu'avec le vent primaire on introduit en même temps de l'eau, le besoin en charbon augmente . Mais en même temps le four donne un gaz de réduction de très grande va- leur.
Dans les conditions de travail décrites pratiquement tout le soufre de la charge dans le four à cuve , à oxygène de faible hauteur, se transforme en sulfure de silicium.
Le SiS monte dans le four et pénètre dans le four rotatif.
Dans le four rotatif le SiS brûle avec le vent secondaire introduit our donner de l'acide silicique et de l'anhydride sulfureux. Le soufre est donc libéré , à travers le four rotatif, sous forme d'acide avec les gaz enflammés et ainsi écarté. L'acide silicique formé, qui tombe en flocons, est entraîné en partie avec les gaz enflammés et tombe en par- pour être tie dans la charge solide%..; xxxxxxxx ramené ainsi dans une certaine mesure dans le four à cuve à oxygène, de faible hauteur, où ..iL passe dans la scorie . Pour accélérer la combustion du SiS, il est recommandable de réintroduire du vent, de temps à autre, à l'extrémité du four rotatif.
Ce vent tertiaire assure la transformation complète du SiS.
Jusqu'à présent, il n'a été parlé quedel'élaboration de minerais de fer. De la même manière que cela a été décrit pour des minerais de fer, on peut réaliser aussi l'élaboration d'autres minerais oxydés en relation avec la réduction de minerais de fer. En particulier on peut @
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obtenir d'âpres le procéda décrit, des ferro-alliages,
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tels ou::.e ferro-tunystène et le ferro-niolybdène . îéEE"1±1.!D'I11jlTI0i"8 1.
Procédé de trr>j,tr:;;?n i métallu.r;ique au four a cuve à oxygène de faible hauteur,caractérise en ce que l'on xxxx part de combustible en petits morceaux et de consti- tuants de lit de fusion pareils, et en ce qu'avant son entrée dans le four à cuve on soumet le lit::le fusion à
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