BE484667A

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Publication number: BE484667A
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Description

Procédé pour la fusion des minerais et spécialement des minerais de fer.

L'invention se rapporte à un procédé pour la fusion des minerais et spécialement des minerais de fer. Dans l'état actuel de la sidérurgie on emploie des hauts-fourneaux dont la charge présente une hauteur de 20 à 30 m. On vise à obtenir de cette manière une réduction indirecte aussi profonde que possible des oxydes de fer et à utiliser aussi complètement que possible la chaleur des gaz du four qui proviennent de la zone de réduction et de la zone de fusion. Il résulte toutefois de la gronde hauteur de la charge, qu'une très grande pression est exercée sur les parties inférieures de la charge, de telle sorte que celle-ci doit être trèsrésistante; en outre il faut que la

charge soit composée de morceau. suffisamment gros pour per- mettre le passage du vent dans des conditions convenables et régulières.

Lorsqu'on utilise du minerai à l'état fin, on peut réaliser cette condition en l'agglutinant; en ce qui concerne les combustibles, on est oblige d'employer du coke métallurgique, c'est-à-dire un coke de fort calibre et,'très résistant. Or, on sait que la houille propre à la fabrication de ce coke ne se trouve que dans certains gisements et qu'il existe de nombreuses régions du globe où un charbon de cette nature fait entièrement défaut.

L'invention apporte une solution à ce problème en opé- rant la fusion au moyen de combustibles qui ne conviennent pas à la production d'un coke de gros calibre et de très grande résistance. Cette solution consiste à établir la charge sous une hauteur d'environ 1,50 à 3 m. au-dessus du plan des tuyères, à employer un four de section transversale rectangulaire dont un des deux côtés au moins est égal ou inférieur à 2 m., à disposer les tuyères à vent sur les longs côtes du rectangle, à comprimer le combustible conjointement avec le minerai ou une partie du minerai de manière à former des briquettes, de préférence des briquettes ovoïdes, qui présentent un volume maximum de 100 cm3 environ, et à opérer la fusion après introduction dans le four- neau en employant de l'air chaud.

Comme combustible on peut employer dans ce procédé prin- cipalement de la houille impropre à la fabrication de coke mé- tallurgique, c'est-à-dire par conséquent des charbons peu coke- fiables (charbons dont la cuisson se fait mal). Au nombre de ceux-ci on peut citer par exemple les charbons de la Sarre, de 'même que beaucoup de charbons français, spécialement les charbons lor- rains. L'invention est basée sur la constatation qu'il est pos- sible d'effectuer aussi bien la carbonisation que la fusion dans

un fourneau lorsque la charge présente une hauteur extraordinaire- ment faible. La température des gaz d'échappement se maintient alors toujours dans des limites admissibles. La faible hauteur de la colonne de charge permet d'employer des fourneaux relative- ment bas de construction par conséquent peu coûteux..

En outre, les matières qu'il s'agit de soumettre à la fusion ne doivent plus être élevées à une aussi grande hauteur que d'habitude. Enfin, la pression du vent peut aussi être notablement plus faible que jusqu'à present, de telle sorte qu'on peut par ce procède réduire sensiblement le coût de l'opération telle qu'elle était exécutée dans les hauts-fourneaux connus.

Un avantage spécial de la présente invention est de ne plus devoir employer comme pour la fabrication du coke métallurgi- que de la houille ayant subi une préparation mécanique très pous- sée et ne présentant qu'une teneur en cendres de 6 à 8% au maximum.

Dans beaucoup de cas on peut même utiliser du charbon sans prépara- tion mécanique. Il n'est pas non plus nécessaire de pousser très loin le broyage dans les épurations préalables au briquetage. On obtiendra plutôt une composition et une cohésion convenables des briquettes en employant un combustible, de la houille par exemple, au calibre de 0 à 5 mm. En ce qui concerne le minerai on peut même admettre une grosseur quelque peu supérieure, à savoir 0 à environ 10 mm. Les briquettes sont de préférence fabriquées sous forme ovoïde dans des presses à cylindres; même si l'on utilise d'autres formes, il est avantageux d'arrondir les arêtes et les an- gles, et éventuellement aussi les surfaces extérieures des bri- quettes.

Un point important est en outre que l'invention permet aussi d'employer du brai comme agglomérant des briquettes. On s'est toujours abstenu jusqu'à présent d'employer dans les hauts-four- neaux cette matière, qui cependant convient particulièrement bien @

à la fabrication des briquettes, parce que le brai se ramollit à la chaleur du four et provoque rapidement une adhérence des bri- quettes. Cet inconvénient ne se présente toutefois pas dans le procédé suivant l'invention. Cornue on emploie suivant l'invention de la houille à l'état non carbonisé ni cokéfié, les gaz du gueulard contiennent notamment des vapeurs et des gaz de carbonisa- tion. On peut séparer des gaz du gueulard spécialement les va- peurs de carbonisation et on obtient ainsi des sous-produits très recherchés.

Dans beaucoup de cas il est recommandable d'employer eu lieu de brai ou en mélange avec du brai ou une matière sembla- ble contenant un hydrocarbure, des lessives sulfitiques, du brai cellulosioue ou un autre agglomérant organique semblable, soluble dans l'eau. La lessive sulfitique presente l'avantage de bien agglomérer et de former rapidement par chauffage une ossature de coke qui même lors d'une nouvelle augmentation de la température reste stable et assure une forme constante à la briquette.

La faible hauteur de la charge du fourneau a pour effet d'assurer un chauffage très rapide des briquettes introduites.

Ceci offre une grande importance surtout lorsqu'on emploie des charbons peu cokéfiants, qui sont donc impropres à la fabrication du coke métallurgique. Lorsque le chauffage est rapide le pouvoir cokefiant, faible en soi, est notamment maintenu jusqu'à ce que la houille soit cokéfiée et qu'il se soit ainsi formé;une structure résistante. Ceci est vrai également dans le cas où l'on n'utilise pas pour de pareilles briquettes du brai ou une matière équivalente, mais seulement des lessives sulfitiques, du brai cellulosique ou un agglomérant analogue. On peut aussi employer avantageusement du verre soluble ou de la chaux éteinte comme agglomérant.

L'action favorable du nouveau procédé repose notam- ment sur la régularité de la forme des morceaux de la charge. La @

réduction se produit d'autant plus avantageusement que les mor- ceaux sont plus petits et leur forme plus régulière. D'autre part, pour des raisons pratiques d'ordre général on ne doit pas admettre une grosseur inférieure à une limite déterminée; il se produirait facilement une obstruction du four dans ce cas. La grandeur la plus favorable des briquettes est d'environ 40 cm3. S'il n'est pas incorporé dans les briquettes, le minerai est employé en morceaux, par exemple de forme à peu près cubique, d'environ 35 mm. de côte, jusqu'à 10 mm. de côté.

On peut aussi opérer très utilement la fusion dans un four à chemise d'eau. Ce dernier se caractérise par une construction très simple et par une grande sécurité de fonctionnement. Une cro- sion de la chemise de circulation d'eau en ferne peut pas se pro- duire, car la scorie qui se forme lors de la réduction et de la fusion s'agglomère sur les parois latérales refroidies en formant ainsi une couche protectrice. La chemise de circulation d'eau peut être disposée soit sur toute la hauteur de la cuve du fourneau, soit seulement sur l'étendue de la zone de réduction et de la zone de fusion. Dans ce dernier cas, la partie supérieure de la cuve du fourneau est exécutée en maçonnerie.

Dans le procédé suivant l'invention, la réduction et la fusion se font très facilement et efficacement, car le coke fraî- chement produit est très susceptible de réaction. Ceci a également pour résultat que dans beaucoup de cas on n'est plus obligé comme dans le haut-fourneau de réchauffer préalablement le vent. Bien plus, on peut employer de l'air froid dans le procédé suivant l'inven- tion.

Il est également utile d'ajouter de l'oxygène au vent du fourneau, et notamment pour augmenter l'économie de l'opé- ration de l'oxygène dit industriel qui possède une teneur en O2de 95% environ. L'avantage qu'offre l'emploi d'air à haute teneur en oxygène pour le vent réside comme on le sait dans le fait n

que les gaz du gueulard ont une teneur en azote notablement plus faible que jusqu'à présent, possèdent par conséquent un pouvoir chauffant plus élevé et conviennent donc notamment comme matière première pour la synthèse de combustibles moteurs d'après le procédé Fisher-Tropsch.

On peut aussi utiliser de l'oxygène séparé- ment, mais on l'emploie alors de préférence à l'état impur, à une teneur en O2 de 80 à 95%.Il est vrai que l'emploi d'oxygène a pour effet de faire monter considérablement les températures du four, ce qui donne lieu, dans un gazogène, par exemple, à de for- tes pertes de chaleur. Toutefois, dans le procédé suivant l'inven- tion les hautes temperatures sont avantageusement utilisées pour remplir le second but de ce procédé, à savoir la réduction et la fusion du fer. On peut par conséquent fabriquer le gaz de synthèse d'une manière notablement plus économique qu'au gazogène.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S 1.- Procédé pour opérer la fusion des minerais, spéciale- ment des minerais de fer dans un fourneau, caractérisé en ce que la-hauteur de la charge au-dessus du plan des tuyères est d'environ 1,5 à 3 m., que le fourneau présente une section transversale rectangulaire, dont au moins l'un des deux côtés est égal ou infé- rieur à 2 m., que les tuyères à vent sont disposées sur les longs côtés du rectangle, que le combustible est comprimé conjointement avec le minerai ou avec une partie du minerai pour former des bri- quettes, de préférence des briquettes ovoïdes, qui présentent un volume d'environ 100 cm3 au maximum, et que celles-ci après @ leur introduction dans le fourneau sont soumises à la fusion avec utilisation de vent chaud.

2. - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise comme combustible un charbon impropre à la fabrication <Desc/Clms Page number 7> de coke métallurgique, comme par exemple les charbons de la Sarre, beaucoup de charbons français, et notamment des charbons lorrains.

3. - Procédé suivant les revendications 1 ou 2, dans lequel une partie seulement du minerai est briqueté$ caractérisé en ce que l'autre partie du minerai est chargée dans le fourneau sou; forme de morceaux à peu près de même grosseur que les briquettes.

4.- Procédé suivant les revendications 1, 2 ou 3, ca- ractérisé en ce que l'agglomérant pour les briquettes est consti- tué par du brai ou une matière semblable contenant des hydro- carbures.

5. - Procédé suivant les revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'on utilise une lessive sulfitique, du verre soluble ou de la chaux comme seul agglomérant ou conjointement avec du brai ou une matière analogue contenant un hydrocarbure.

6. - Procédé suivant les revendications 1, 2,3, 4 ou 5, caractérisé en ce qu'au lieu d'air chaud on utilise pour le vent de l'air non rechauffé.

7. - Procédé suivant les revendications 1, 2, 3,4, 5 ou 6, caractérisé en ce qu'on mélange de l'oxygène au vent du four- neau.

8.- Procédé suivant les revendications 1, 2,3, 4, 5 ou 6, caractérise en ce qu'au lieu d'air chaud ou d'air non réchauf- fé on utilise de l'oxygène industriel.

9.- Procédé suivant les revendications 1, 2,3, 4, 5,6, 7 ou 8, caractérise en ce qu'on utilise un four ;\ chemise de cir- culation d'eau.

10.- Procédé suivant les revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, caractérisé en ce qu'avant de charger les briquettes dans le four on les soumet au séchage jusqu'à ce qu'elles présentent une teneur en eau d'environ 1 à 2%.