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APPAREIL D'AGGLOMERATION DES MINERAIS,
Cette invention est relative aux méthodes et appareils pour agglo- mérer des oxydes métalliques, spécialement des minerais de fer et autres mé- taux et oxydes, avant de les fondre.
L'agglomération est généralement pratiquée dans des fours rotatifs inclinés de longueur considérable, et d'une longueur telle qu'elle provoque pendant la rotation du four un mouvement fléchissant bien connu (whipping) en- trainant ainsi la détérioration du revêtement réfractaire et une pression anor- male sur les paliers de butée etc.
Les minerais et les combustibles sont gé- néralement mélangés avant leur enfournement entraînant ainsi une perte consi- dérable de combustible, et ce à cause du manque de contrôle de Inaction ré-' ductrice dans le four. - L'apport de la chaleur est pratiqué en brulant le com- bustible tel que le charbon pulvérisée huile ou gaz dans la partie de la dé- charge du four sans contrôle réel ni sur la direction de la flamme, ni de sa température.
Les minerais sont donc traités dans une atmosphère oxydante et à une température trop élevée, conduisant ainsi à la formation de scories fondues au revêtement réfractaire qu'on est obligé d'éliminer d'une façon quel- conque. - Ces adhérences (ringing) sont localisées dans la partie la plus chau- de du four et principalement à cause d'une température excessive dans la zône la plus chaude de la flamme,, où des scories d'oxyde de fer silicieux sont for- mées et fondent en une masse pâteuse.
Ces scories pâteuses adhérent au revête- ment réfractaire du four et doivent être continuellement éliminées par des moyens mécaniques qui sont d'un maniement difficile du fait que les adhérences annulaires (ringing) se forment à une distance de 10 à 15 mètres'de la déchar- ge du four.
Il est généralement impossible de les éliminer continuellement et d'une façon complète.Si les adhérences ne sont pas éliminées, le four finit par s'obstruer complètement.Il est difficile, même impossible,dans les fours rotatifs actuellement utilisés, de contrôler ou de régler la températu- re et la composition du mélange au cours de l'opération parce que le contrôle de la portée de la flamme est très difficile à atteindre et en présence de la ségrégation plus ou moins importante du mélange qui se produit pendant le mouvement roulant de la charge.
Ce mouvement roulant étendu sur la grande lon-
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gueur du four génère la ségrégation et la prolonge incarnent De là, la matiè- re produite manque d'homogénéité de composition elle est difforme et les di- mensions sont irrégulières,
A la suite de recherches systématiques et essais expérimentaux, j'ai trouvé une méthode et un appareil au moyen desquels il est;
possible de contrôler les conditions qui règlent efficacement l'agglomération dans des cornues rotatives, des oxydes et des minerais de fer en particulier. La métho- de est pratiquée en deux phases dans deux chambres,, la première représente la zone d'alimentation et de pré-chauffage et l'autre la zone de réaction, cha- que zone est située dans un cylindre séparée ayant des dimensions prédéter- minées et des vitesses de rotation indépendantes.
Je n'emploie pas de bru- leurs mais je maintiens une atmosphère réductrice dans la zone de réaction;, où les réactions chimiques ont lieu., En maintenant une atmosphère réductrice
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dans cette zone, et une température relativement basse, de préférence IOOOOC environ dans la charge, aucune scorification de la gangue siliceuse ne se pro-
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duit avec les oxydes de fer comme crest le cas dans les fours chauffés au charbon dans une atmosphère oxydante où la zone la plus chaude atteint des
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températures très élevées de l'ordre de 1300 à 1400 CO de sorte que les scories fondent et les nodules sont enrobées d'une scorie de silicate de fer vitrifiée.
Cet enrobage vitrifié rend les nodules moins perméables aux gaz réducteurs dans le haut-fourneau et en fait empêche la réduction par l'oxyde de carbone dans les zones supérieurs du haut-fourneau, et de ce fait demande un temps plus long pour la fusion, et une mise au mille plus élevée pour pro- duire une tonne de fonte.
Conformément à la présente invention:,j'ai établi une méthode d'
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agglomération, à basse température réglable des minerais finement broyés et d'autres oxydes, y compris les poussières de haut=fourneau des battitures et matière analogues. Des nodules poreuses et non-vitrifiées, et de dimen- sions désirées, très perméables aux gaz sont produites du fait que la tem- pérature est maintenue inférieure à celle qui forme des silicates et autres catégories de scories fusibles.
Plus particulièrement la méthode d9agglomération de cette inven- tion comprend d'abord le préchauffage de la matière finement broyée destinée à être agglomérée au nodulisée ayant pourvu de carbone libre suffisante par
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exemple 8 à 12 % par rapport au volume, un débit mesuré d9oxygène préchauffée tel que l'air, destiné à oxyder le carbone.Le volume d'oxygène est en fonc-
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tion du carbone et dans les conditions de température telles, permettant d.9ob- tenir une combustion incomplète du carboneAinsi de 19 oxyde de carbone à l'état naissant est généré entre les particules du carbone et des oxydes qui se trouvent en contact dans le mélange de la charge.
Cet oxyde de carbone attaque les particules des oxydes et les ré- duit à la surfaces lesquelles du fait du ramollissement deviennent collantes et sont mises en contact du fait de l'action de rotation du four, elles s'ag-
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glomèrenty et forment finalement des nodules. J9ai trouvé que la température de l'air le plus convenable est de 700 - 800 CI C environ. Avec l'air préchauf- fé à 700 @ C le rapport CO - C02 est environ de 60 : 40 Ce mélange est un
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gaz réducteur et surtout lorsque le CO est â l'état naissant, comme csest dans ce cas ci. En réglant minutieusement le carbone et le volume d?air à la température de 700 C je puis porter le rapport de CO p C0 â 70:30 soit â, plus de 2 à 1.
Quoique la réaction exothermique de CO accroisse la température
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de la charge à 1000 o C environ elle est cependant insuffisante pour former une scorie. Le débit d'air préchauffé est mesuré de façon à fournir un volume d'oxygène suffisant pour générer du gaz réducteur. La grandeur de la nodule peut être réglée en prolongeant le temps de roulement jusque ce que la dimension désirée soit atteinte.
Un appareil convenable et simple pour conduire le procédé biphasé décrit plus haut comporte deux cylindres rotatifs inclinés alignés., le cylindre supérieur constituant la zone de préchauffage et le cylindre inférieur la zone de réduction. La matière à agglomérer est préchauffée dans le cylindre de préchauffage à 1-'aide des gaz chauds venant du cylindre de réaction pour être dé-
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chargée dans ce dernier,qui est de préférence plus court mais de diamètre plus grand.
Le carbone finement divisé est débité de préférence à travers un tube central sétendant sur toute la longueur du cylindre de préchauffage et tournant avec ce dernier de façon que le charbon soit déchargé dans la zone de réaction à la cadence et en proportion calculée pour le mélange de l'oxyde préchauffé déversé simultanément du cylindre de préchauffage.Dans le cas où des poussières de haut-fourneau doivent être agglomérées, il est nécessaire dajouter un complément de carbone suffisant à celui qui s'y trouve déjà..
Un débit d'un tel volume préchauffé à la température idoine est insufflé pour fournir l'oxygène nécessaire afin de générer avec le carbone CO à 1?état naissant. Ce dernier est dirigé sur le mélange d'oxyde et de carbone à l'aide dune ou plusieurs tuyères placées dans la zone de réaction.
Le Volume dair et la température sont réglés de façon à éviter que la tem- pérature atteigne le point de scorification des matières de la charge mais elle doit être suffisamment élevée pour réduire partiellement et superficiel- lement les particules, les ramollir de façon que leur roulement établisse le contact entre elles; à ce moment elles adhèrent l'un à l'autre et finissent par s'agglomérer, sous forme de nodules. La dimension de ces dernières peut être prédéterminée comme décrit plus haut.
On verra qu'avec cette méthode d'agglomération et l'appareil de cette invention on obtient un aggloméré de valeur et économique qui ne présen- te pas un enrobage vitrifié, donc très perméable aux gaz réducteurs du haut- fourneau. Il contient en outre un excédent de carbone libre qui concourt à la réduction finale et à la fusion et ainsi prévient la réoxydation pendant la manutention et l'enfournement dans les hauts-fourneaux ou autres fours de fusion.
Pour mieux comprendre l'invention, on peut se référer aux dessins attachés, dans lesquels
La fig. I montre diagrammatiquement une forme d'appareil préfé- ré à 1?aide duquel 1-'opération dagglomération peut être effectuée effica- cement et convenablement.
La fig.2 est une coupe à travers la zone de réaction et le cylindre dagglomération suivant la droite 2-2 de la fig.I.
Supposons à titre d'exemple, que la matière d'oxydes qui doit être agglomérée se présente sous forme de poussières de haut-fourneau contenant environ 5 % de carbone libre,,teneur courante, les poussières sont enfournées dans le tube préchauffeur 10 par la trémie II,elles sont préchauffées par le produit des gaz chauds acheminés le long du cylindre préchauffeur 10 et venant du cylindre d'agglomération 12 dans lequel le premier les projette et avec lequel il communique.Le diamètre du cylindre d'agglomération est de pré- férence plus grand mais de longueur plus réduite que le cylindre préchauffeur 10.
La fige I montre que les deux cylindres 10 et 12 sont engrenés simultané - ment par un arbre commun 13, mais la réduction d'engrenages est calculée pour que le cylindre d'agglomération tourne plus lentement et ce pour que la ma- tière séjourne au moins aussi longtemps que dans le cylindre préchauffeur, malgré que ce dernier soit plus long. Les bouts libres des cylindres 10 et 12 sont introduits dans des parois stationnaires hermétiques 14 et 15, respecti- vement; 1?espace annulaire entre les cylindres et leur jonction est scellé pour retenir la chaleur et pour réduire des pertes de poussières.
Le cylindre préchauffeur est pourvu des brides longitudinales usuelles ou des barres 17, de sorte que la matière est soulevée et culbutée en traversant le courant ga- zeux, facilitent ainsi l'échange calorifique.Les gaz perdus sont évacués du préchauffeur à travers l'ouverture 14 et la cheminée 18.
Pour introduire 8 à 12 % de charbon dans la charge, sous forme de coke finement broyé, de charbon,de goudron, de noir de fumée ou analogue, ce charbon réductif y est additionné dans le cylindre d'agglomération 12 par le tube 20 qui s'étend longitudinalement à travers toute la longueur du cylindre préchauffeur, le carbone est alimenté dans la partie supérieure du tube 20 à 1?aide d9une trémie 19.
Le tube 20 tourne avec le cylindre supérieur de sorte
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que le mouvement de rotation fait avaU0sr le charbon â une cadence régulière et <:ette charge à son tour se déverse dans le cylindre d9agglvmxat,icn 12 Si 19oxyde 'a agglomérer est constitue par des poussières de haut-fourneau coin- tenant 5 % de carboneon y ajoute environ 3 à 9 % de carbone en supplément à la trémie 19.
Si la charge est constituée par des fines ou des minerais gra- nulaires,par des battitures ou par d'autres oxydes finement broyés virtuel- lement toute la charge de carbone;, environ 3 à 12 % est additionnée dans la
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trémie 190 Ce carbone est en excédant à la qualité théorique en vue de 19a9glo= mération et à des températures données, mais cet excédent a pour but d9assurer une carbonisation uniforme de toutes les particules de l'oxyde.
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L9excédent du carbone est reparti uniformément dans les agglomérés et de ce fait facilite la réduction et la fusion subséquent et évite aussi la réazydatlOn. Malgré que 1?addit%on de la totalité du carbone dans le cylindre d9agglomération soit préférable, la présence du carbone dans le cylindre pré- chauffeur,
comme celui qui est présent dans les poussières du haut-fourneau n9a pas d9 importance pour la simple raison que le volume d?oxygène présent pour la réaction est insuffisant et que la température nécessaire pour effec- tuer la r4aetion n?e3t pas atteinte dans le cylindre 100 Le charbon est pré- chauffe dans le tube 20 pour être chargé dans le cylindre d'agglomération 12 en substance simultanément avec les oxydes comme il est montré dans la fig.1
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19a9i-t.ation due à la rotation du cylindre 12 assure un mélange intime de 1 oxyde et du charbon, de sorte que chaque particule de 1?oxyde est en substan- ce enrobée de charbon.
La chaleur nécessaire pour générer l'oxyde de carbone à 1-'état naissant qui conduit au ramollissement et est suivi d'agglomération de parti- cules d'oxyde,est fournie de préférence par la nature exothermique de la
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cositustion incomplète du carbone dont le débit doxygène est minutieusement contrôlé par de Pair préchauffé à 700-80CoCo L?air préchauffé est insufflé par des tuyères 21 le projetant par les parois 15 et 16 dans le cylindre d' agglomération 12 en dirigeant les jets sur le mélange de 1?oxyde et du car-
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bone.
Vair étant préchauffé à 7C0-800 Ca La combustion incomplète est exother- mique du carbone s-lin4,roduî+, dans le mélange de façon que sa température est élevée à environ 90E3I000;
Par le roulement continu du mélange dû à la rotation du cylindre 12 les surfaces des particules des oxydes et du carbone en contact avec elles sont chauffées par la combustion incomplète du earbone et aussi 19 oxyde de carbone à 1?état naissant est formé entre les contacts du carbone et du par- ticules des oxydes. En présence de la réactivité extrême de 1?oxyde de car- bone à l'état naissant la réduction et la fusion des extrémités des parti-
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cules produit 19adhésion des unes et autres.
Du fait du roulement dans le cylindre 12,ces petits agglomérés de particules ramollies et collantes adhé- rent les uns aux autres, formant pour ainsi dire boul' de neige ou des nodu- les de la dimension désirée pour les traitements subséquents de préférence de 1/4 à 3/4 de pouce de diamètre.La dimension est fonction du temps pendant
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lequel les agglomérés restent en contact pendant 19agglamération. Lorsque les nodules atteignent les dimensions voulues, elles sont déchargées par le goulot 22.
Du fait que les agglomérés sont constitués par des particules dont
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les surfaces sont ramollies j qui sont virtuellement colléao ensemble par des points de contact sans. fusion de toute la particule, les nodules sont donc po- reuses et peu friables de sorte qu'elles ne sont pas désintégrées pendant une manutention normale et 1-'enfournement dans les hauts-fourneaux par exemple,, Comme mentionné déjà le carbone est additionné en quantité plus grande qu'il est nécessaire de carbone pour chaque particule et pour maintenir le rapport de CO à CO2 au dessus de 1?équilibre, mais aussi pour y garder un excédent de carbone dans les nodules produites.
Ce carbone en excès rend les nodules plus réductibles dans le haut-fourneau et en même temps la réoxydation en est évi- tée.
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Quoique 1?invention aoit particulièrement applicable à 19 a,gglomcm ration de minerais de fer pour le haut=fourneau elle peut également être appli- quée avec la même facilité à l'agglomération des oxydes d'autres métaux à des
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températures inférieures a la scarification. La température est maintenue tel-
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le qu'il est nécessaire pour former l'oxyde de carbone à létat naissant lors-
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qu'il est le plus actif comme agent ramallissa-at de la surface de 19oxyde à ag- glomérer.
Aussi quoique l'appareil décrit plus haut soit simple et efficace le procède peut être effectué dans des appareils de forme autre pouvant assurer le résultat voulus et il est bien compris que ni le procédé ni l'appareil ne sont limités à ceux décrits et illustrés dans cet exposé, excepté dans le ca- dre des revendications mentionnées,
REVENDICATIONS.
1. - Dans un appareil d'agglomérations la combinaison d9un cylin- dire d'agglomération rotatif d9un cylindre de préchauffage rotatif se déchar-
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geant dans le susdit cylindre d?agglomération, et en communication gazeuse avec lui, dpun moyen de rotation des dits cylindres à des vitesses différentes, dun goulot d9alimentation pour alimenter les matières à agglomérer audit cy- lindre de préchauffage,,
d'un goulot rotatif s'étendant à travers ledit cylin- dre de préchauffage et dans ledit cylindre d9agglomération pour additionner le carbone à 1?endroit de la décharge desdites matières à agglomérer dans le- dit cylindre d9aggloméaticn9 et d'une tuyère introduite dans ledit cylindre d'agglomération et dirigée sur la charge qui s9y trouve pour insuffler l'air préchauffé où Inaction d-lagglomération a lieu dans le cylindre deagglomérati- on et le courant de produits de gaz chauds qui en émanent sacheminant à tra- vers le cylindre de préchauffage.-
2.- Dans un appareil d'agglomération, la combinaison d'un cylindre
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deagglomération rotatif d-lun cylindre de préchauffage rotatif se déchargeant dans le susdit cylindre d?agglomération, et en communication gazeuse avec lui.,
d'un moyen de rotation desdits cylindres à des vitesses différentes, d'un gou-
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lot d$alimentation pour alimenter les matières à agglomérer audit cylindre de préchauffage,d'un tube s9étendant axialement à travers ledit cylindre de préchauffage et tournant avec lui, en déversant dans ledit cylindre d'agglo- mération pour additionner le carbone à l'endroit de cette charge desdites ma-
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tières à agglomérer dans ledit cylindre d9aggloméxat.n et d9une tuyère intro- duite dans ledit cylindre d9aggloméation et dirigée sur la charge qui say trouve pour insuffler de l'air préchauffé,
où Inaction d9agglomération a lieu dans le cylindre d9agglomat.on et le courant de produits de gaz dhauds qui en émanent s-lachemînant à travers le cylindre de préchauffage.- 3.- Dans un appareil d9agglomération la combinaison deun cylindre d9agglamé ation rotatif, d9un cylindre de préchauffage rotatif se déchargeant dans le susdit cylindre d9aggliCmération et en communication gazeuse avec lui, d9un moyen de rotation des dits cylindres à des vitesses différentes, d,9un gou- lot d'alimentation pour alimenter les matières à agglomérer audit cylindre de préchauffage, d9un tube monté concentriquement dans ledit cylindre de préchauf- fage qui tourne avec lui se déchargeant dans ledit cylindre daagglom.é atin9 d'un goulot pour additionner le carbone audit tube pour une alimentation pro- gressive,
comme mentionné ledit tube tourne pour se décharger dans ledit cy-
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lindre dagg.ma ion9 d'un moyen d'obturer ledit cylindre contre l'entrée de 19ait, et d9-un tuyère introduite dant ledit cylindre d±>agglomération pour diriger le jet d?air préchauffé sur la charge qui e 9y trouve et où Inaction d9agglomél'ation a lieu dans le cylindre d'agglomération et le courant de pro- duits9 de gaz chauds qui en émanent siiacheminant à travers le cylindre de pré-
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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MINERAL AGGLOMERATION APPARATUS,
This invention relates to methods and apparatus for agglomerating metal oxides, especially iron ores and other metals and oxides, prior to smelting them.
Agglomeration is generally carried out in inclined rotary kilns of considerable length, and of such length as to cause during the rotation of the kiln a well known bending movement (whipping) thus causing deterioration of the refractory lining and pressure. abnormal on thrust bearings etc.
The ores and fuels are usually mixed before they are charged, thus causing a considerable loss of fuel, due to the lack of control of the reducing action in the furnace. - The heat is supplied by burning the fuel such as pulverized coal, oil or gas in the discharge part of the furnace without real control either on the direction of the flame or on its temperature.
The ores are therefore treated in an oxidizing atmosphere and at too high a temperature, thus leading to the formation of molten slag in the refractory lining which has to be removed in some way. - These adhesions (ringing) are localized in the hottest part of the furnace and mainly because of an excessive temperature in the hottest zone of the flame, where siliceous iron oxide slag is formed. mées and melt into a pasty mass.
These pasty slags adhere to the refractory lining of the furnace and must be continuously removed by mechanical means which are difficult to handle because ringing adhesions form at a distance of 10 to 15 meters from the discharge. - age of the oven.
It is usually not possible to remove them continuously and completely. If the adhesions are not removed, the oven will eventually clog completely. It is difficult, even impossible, in the rotary kilns currently in use, to control or adjust the temperature and the composition of the mixture during the operation because the control of the range of the flame is very difficult to achieve and in the presence of the more or less segregation of the mixture which occurs during the rolling movement of the load.
This rolling movement extended over the long
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The heat of the oven generates segregation and prolongs it. From there, the material produced lacks homogeneity of composition, it is deformed and the dimensions are irregular,
As a result of systematic research and experimental testing, I have found a method and an apparatus by means of which it is;
It is possible to control the conditions which effectively regulate agglomeration in rotary retorts, oxides and iron ores in particular. The method is carried out in two phases in two chambers, the first represents the feeding and preheating zone and the other the reaction zone, each zone is located in a separate cylinder having predetermined dimensions. - mined and independent rotation speeds.
I do not use burners but I maintain a reducing atmosphere in the reaction zone ;, where the chemical reactions take place., Maintaining a reducing atmosphere
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in this zone, and a relatively low temperature, preferably about 100OOC in the charge, no slagging of the siliceous gangue occurs.
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produced with iron oxides as is the case in coal-fired furnaces in an oxidizing atmosphere where the hottest zone reaches
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very high temperatures of the order of 1300 to 1400 CO so that the slag melts and the nodules are coated with a vitrified iron silicate slag.
This vitrified coating makes the nodules less permeable to reducing gases in the blast furnace and in fact prevents reduction by carbon monoxide in the upper zones of the blast furnace, and therefore requires a longer time for melting, and a higher mileage to produce a ton of cast iron.
In accordance with the present invention :, I have established a method of
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agglomeration, at an adjustable low temperature of finely ground ores and other oxides, including blast furnace dust = scale and the like. Porous, non-vitrified nodules, and of desired sizes, very gas permeable are produced because the temperature is kept lower than that which forms silicates and other types of meltable slag.
More particularly, the agglomeration method of this invention comprises first of all the preheating of the finely ground material intended to be agglomerated with the nodule having provided sufficient free carbon by
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example 8 to 12% relative to volume, a measured flow rate of preheated oxygen such as air, intended to oxidize carbon. The volume of oxygen is based on
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tion of carbon and under such temperature conditions, allowing d.9 to obtain incomplete combustion of carbon Thus 19 carbon monoxide in the nascent state is generated between the particles of carbon and oxides which are in contact in the mixture of the load.
This carbon monoxide attacks the particles of the oxides and reduces them to the surfaces which, due to softening, become sticky and come into contact due to the rotating action of the furnace.
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glomerary and eventually form nodules. I have found that the most suitable air temperature is around 700 - 800 CI C. With the air preheated to 700 @ C the CO - C02 ratio is approximately 60:40 This mixture is a
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reducing gas and especially when the CO is in the nascent state, as it is in this case. By carefully regulating the carbon and the air volume at the temperature of 700 C I can bring the CO p C0 ratio to 70:30 or â, more than 2 to 1.
Although the exothermic reaction of CO increases the temperature
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of the load at approximately 1000 o C, however, it is insufficient to form a slag. The preheated air flow is measured so as to provide a sufficient volume of oxygen to generate reducing gas. The size of the nodule can be adjusted by extending the rolling time until the desired size is reached.
A suitable and simple apparatus for carrying out the two-phase process described above comprises two aligned inclined rotating cylinders, the upper cylinder constituting the preheating zone and the lower cylinder the reduction zone. The material to be agglomerated is preheated in the preheating cylinder with the aid of hot gases coming from the reaction cylinder to be de-heated.
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loaded in the latter, which is preferably shorter but of larger diameter.
The finely divided carbon is preferably delivered through a central tube extending the full length of the preheating cylinder and rotating with the latter so that the carbon is discharged into the reaction zone at the rate and proportion calculated for the mixture of. the preheated oxide discharged simultaneously from the preheating cylinder. In the event that blast furnace dust has to be agglomerated, it is necessary to add a sufficient complement of carbon to that which is already there.
A flow of such a volume preheated to the appropriate temperature is blown to provide the oxygen necessary to generate with the carbon CO in the nascent state. The latter is directed onto the mixture of oxide and carbon using one or more nozzles placed in the reaction zone.
The volume of air and the temperature are regulated in such a way as to prevent the temperature from reaching the slagging point of the materials of the charge, but it must be high enough to partially and superficially reduce the particles, softening them so that their rolling establish contact between them; at this time they adhere to each other and eventually clump together, in the form of nodules. The size of the latter can be predetermined as described above.
It will be seen that with this method of agglomeration and the apparatus of this invention, a valuable and economical agglomerate is obtained which does not have a vitrified coating, and therefore very permeable to reducing gases from the blast furnace. It also contains an excess of free carbon which contributes to the final reduction and to the melting and thus prevents reoxidation during handling and charging in blast furnaces or other melting furnaces.
To better understand the invention, reference may be made to the accompanying drawings, in which
Fig. I shows diagrammatically a preferred form of apparatus by means of which the agglomeration operation can be effected efficiently and properly.
Fig. 2 is a section through the reaction zone and the agglomeration cylinder on the line 2-2 of Fig.I.
Suppose, by way of example, that the oxide material which is to be agglomerated is in the form of blast furnace dust containing about 5% free carbon, current content, the dust is fed into the preheater tube 10 by the hopper II, they are preheated by the product of the hot gases conveyed along the preheater cylinder 10 and coming from the agglomeration cylinder 12 into which the first projects them and with which it communicates. The diameter of the agglomeration cylinder is pre- larger ference but shorter in length than the preheater cylinder 10.
Fig. I shows that the two cylinders 10 and 12 are simultaneously meshed by a common shaft 13, but the reduction in gears is calculated so that the agglomeration cylinder rotates more slowly and this so that the material stays in the less as long as in the preheater cylinder, although the latter is longer. The free ends of cylinders 10 and 12 are inserted into hermetic stationary walls 14 and 15, respectively; The annular space between the cylinders and their junction is sealed to retain heat and reduce dust loss.
The preheater cylinder is provided with the usual longitudinal flanges or bars 17, so that the material is lifted and tumbled while passing through the gas stream, thus facilitating the heat exchange. The waste gases are discharged from the preheater through the opening 14 and the chimney 18.
In order to introduce 8 to 12% of carbon into the feed, in the form of finely ground coke, coal, tar, carbon black or the like, this reducing carbon is added thereto in the agglomeration cylinder 12 through the tube 20 which extends longitudinally through the entire length of the preheater cylinder, carbon is fed into the top of tube 20 by means of a hopper 19.
Tube 20 rotates with the upper cylinder so
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that the rotational movement causes the coal to flow at a regular rate and this charge in turn flows into the agglomerated cylinder, where the oxide to be agglomerated is constituted by blast furnace dust which holds 5% of carbon is added approximately 3 to 9% carbon in addition to hopper 19.
If the filler consists of fines or granular ores, scale or other finely ground oxides, virtually all of the carbon filler ;, about 3 to 12% is added in the
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hopper 190 This carbon is in excess of the theoretical quality with a view to 19a9glo = meration and at given temperatures, but the purpose of this excess is to ensure uniform carbonization of all the particles of the oxide.
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The excess carbon is distributed evenly in the agglomerates and thus facilitates reduction and subsequent melting and also avoids reazydation. Although 1% of all the carbon in the agglomeration cylinder is preferable, the presence of carbon in the preheater cylinder,
such as that which is present in the dust of the blast furnace does not matter for the simple reason that the volume of oxygen present for the reaction is insufficient and the temperature necessary to carry out the reaction is not reached in the reaction. cylinder 100 The carbon is pre-heated in tube 20 to be charged into agglomeration cylinder 12 substantially simultaneously with the oxides as shown in fig. 1
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The formation due to the rotation of the cylinder 12 assures an intimate mixing of the oxide and the carbon, so that each particle of the oxide is substantially coated with carbon.
The heat necessary to generate nascent carbon monoxide which leads to softening and is followed by agglomeration of oxide particles is preferably provided by the exothermic nature of the material.
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incomplete cositustion of carbon whose oxygen flow is carefully controlled by air preheated to 700-80CoCo The preheated air is blown through nozzles 21 projecting it through walls 15 and 16 into the agglomeration cylinder 12 by directing the jets on the mixture of oxide and carbon
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bone.
Vair being preheated to 7CO-800 Ca Incomplete combustion is exothermic of the s-lin4, roduî + carbon in the mixture so that its temperature is raised to about 90E3I000;
By the continuous rolling of the mixture due to the rotation of the cylinder 12 the surfaces of the oxide and carbon particles in contact with them are heated by the incomplete combustion of the earbone and also the incipient carbon monoxide is formed between the contacts. carbon and oxide particles. In the presence of the extreme reactivity of nascent carbon oxide, the reduction and melting of the ends of the particles.
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these produce the adhesion of each other.
As a result of the rolling in cylinder 12, these small agglomerates of soft, sticky particles adhere to each other, so to speak forming snowballs or nodules of the size desired for subsequent treatments preferably 1. / 4 to 3/4 inch in diameter Size is a function of time during
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which the agglomerates remain in contact during agglameration. When the nodules reach the desired dimensions, they are discharged through the neck 22.
Due to the fact that agglomerates are made up of particles whose
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the surfaces are softened which are virtually glued together by non-contact points. fusion of the whole particle, the nodules are therefore porous and not very friable so that they are not disintegrated during normal handling and 1-charging in blast furnaces for example, As already mentioned carbon is added in greater quantity than necessary carbon for each particle and to maintain the CO to CO 2 ratio above equilibrium, but also to keep there excess carbon in the nodules produced.
This excess carbon makes the nodules more reducible in the blast furnace and at the same time reoxidation is avoided.
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Although the invention is particularly applicable to the agglomeration of iron ores for the blast furnace, it can also be applied with equal ease to the agglomeration of oxides of other metals to
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temperatures below scarification. The temperature is maintained as
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that it is necessary to form carbon monoxide in the nascent state when
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that it is most active as an agent for the aggregation of the surface of the oxide to be agglomerated.
Also, although the apparatus described above is simple and efficient, the process can be carried out in apparatus of another form capable of ensuring the desired result and it is understood that neither the process nor the apparatus is limited to those described and illustrated in this disclosure, except within the scope of the claims mentioned,
CLAIMS.
1. - In an agglomeration apparatus, the combination of a rotary agglomeration cylinder of a rotating preheating cylinder is discharged.
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giant in the aforesaid agglomeration cylinder, and in gaseous communication with it, of a means for rotating said cylinders at different speeds, of a feed neck for feeding the materials to be agglomerated to said preheating cylinder,
a rotary neck extending through said preheating cylinder and into said agglomeration cylinder for adding carbon at the point of discharge of said materials to be agglomerated in said agglomeration cylinder and a nozzle introduced into said agglomeration cylinder. agglomeration cylinder and directed onto the charge therein to blow the preheated air where the agglomeration action takes place in the agglomeration cylinder and the product stream of hot gases emanating from it passing through the cylinder. preheating.
2.- In an agglomeration apparatus, the combination of a cylinder
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rotary agglomeration of a rotary preheating cylinder discharging into the aforesaid agglomeration cylinder, and in gaseous communication with it.,
a means for rotating said cylinders at different speeds, a gutter
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feed lot for feeding the materials to be agglomerated to said preheating cylinder, from a tube extending axially through said preheating cylinder and rotating with it, discharging into said agglomerating cylinder to add carbon at the location of this charge of said ma-
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materials to be agglomerated in said agglomerate cylinder and a nozzle introduced into said agglomeration cylinder and directed onto the charge which is found to blow preheated air,
where Inaction of agglomeration takes place in the agglomerating cylinder and the stream of hot gas products emanating from it passing through the preheating cylinder. 3.- In an agglomerating apparatus the combination of a rotating agglomerating cylinder, a cylinder rotary preheating unit discharging into the aforesaid agglomerating cylinder and in gaseous communication with it, a means for rotating said cylinders at different speeds, a supply channel for supplying the materials to be agglomerated to said preheating cylinder, a tube mounted concentrically in said preheating cylinder which rotates with it discharging into said agglomeration cylinder atin9 from a neck to add carbon to said tube for a gradual feed,
as mentioned said tube rotates to discharge into said cy-
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lindre dagg.ma ion9 of a means of closing said cylinder against the inlet of 19ait, and d9-a nozzle introduced dant said cylinder of agglomeration to direct the jet of preheated air on the charge which e 9 is there and where inaction of agglomeration takes place in the agglomeration cylinder and the product stream of hot gases emanating from it as it passes through the pre-cylinder.
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