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PROCEDE POUR LA PRODUCTION DE FER BRUT.
La production du,fer brut selon les procédés antérieurement connus, est imparfaite au point de vue thermique;,'et est ains. généralement liée à l'utilisation;, comme combustible, de cokes, d'où il résulte que l'ap- plication desdits procédés est très limitée. Généralement les processus de réduction sont basés sur le carbone, la réduction au gaz (H2, 00 et autres), à plus de 1000 C étant très lente et donc peu économique, tandis qu'au des- sus de 1000 C, elle est arrêtée rapidement à cause des rapports d'équili- brage.
De plus, dans la réduction au carbone, le combustible est, à des tem- pératuresélevées, supérieures à 1000 C, transformé en gaz d'oxyde carbonique au lieu d'acide carbonique, en sorte que son rendement n'atteint que maximum 30 - 40%. Ainsi par exemple le coke, moyennant application d'air de combus- tion chauffé à approximativement 600 C, et une récupération parfaite des gaz résiduels jusqu'à environ 200 C, fournit par sa combustion en CO, seulement 2800 Kcal/Kg., mais par sa combustion en CO2, environ 8000 Kcal/Kg.
Outre les processus de réduction (processus thermique I), d'autres processus thermiques ont encore lieu dans le four, notamment la production de chaleur pour compenser le déficit calorifique des processus de réduction (processus thermique II), et la production de chaleur pour compenser les per- tes de chaleur pendant la préparation du mélange de minerais, pour chauffer et fondre le fér et les scories, ainsi que pour compenser les pertes de cha- leur aux parois du four (processus thermique III). En pratique, tous ces pro- cessus, non séparés, permettent seulement la production de CO, c'est-à-dire, l'exploitation imparfaite susmentionnée.
Seule la partie supérieure d'un -haut-fourneau permet que des quan- tités partielles des gaz d'oxyde carbonique produits puissent être transfor- mées en acide carbonique (la soi-disante réduction indirecte).Dans le four
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rotatif, une partie des processus thermiques II et III peut être réalisée en sorte de produire l'acide carbonique.. -
La présente invention vise d'obvier à ces inconvénients. Selon l'invention, la production du fer en deux phases, est réalisée de manière telle que, dans la première phase, la matière est préparée, c'est-à-dire sé- chée, deshydratée, grillée, fondue et portée à la plus haute température pos- sible, après quoi elle est, dans la deuxième phase, réduite et éventuelle- ment enrichie de carbone.
Comme matière de départ, on peut utiliser toute matière ferreuse telle que par exemple les minerais, scories, déchets de la- minoirs...etc. nécessitant une réduction, accompagnée éventuellement d'un en- richissement au carbone.
Ce nouveau procédé de production du fer peut être réalisé dans un seul, ou dans deux fours, pour autant que les deux phases du procédé aient lieu séparément. On peut utiliser des fours à cuve ou fourneaux à ré- verbère fixes ou mobiles, tels que par exemple des fours rotatifs, fours basculants, convertisseurs...etc. Dans la première phase du procédé, on peut appliquer des combustibles de toute sorte, notamment'des combustibles soli- des (charbon, lignite, coke... etc.), liquides (brai, huile ... etc.), ou ga- zeux, contenant du CO, H2, hydrate de carbone.. etc. Dans la deuxième phase' du procédé, on applique surtout les combustibles à teneur de carbone solide, tels que les cokes ou charbons à coke.
Les pertes calorifiques pendant la deuxième phase peuvent aussi être compensées par un dispositif de chauffe électrique.
Le dessin annexé schématise un double four à cuve pour l'exécu- tion du présent procédé en deux phases, en vue de produire du fer brut à par- tir de minerai.
Suivant cet exemple d'exécution, deux fours à cuve 1-2 à hauteur différente, sont reliés par un canal incliné 1 partant au pied du plus petit four 1 et débouchant dans l'autre four 2, disposé à un niveau plus bas. Ces deux fours préséntent,des fonds dont l'inclinaison correspond à celle dudit canal 3. Chaque four présente en outre deux conduits latéraux 4-5, respecti- vement 6-7 disposés à des hauteurs différentes. Le four 2 comporte également deux orifices de vidange 8-9, l'un - - étant disposé au fond du four, et l'autre 7 9. - à une certaine distance au dessus de l'orifice 8. Les fours à cuve sont complétés par les dispositifs de fermeture usuels 10--il.
Le four 1 est rempli de minerai, tandis que le four 2 est rempli de cokes ou d'un autre combustible approprié. Le gaz d'oxyde carbonique chaud, produit par la combustion de la masse de cokes à la partie inférieure du four, cette combustion étant entretenue par l'apport d'oxygène entrant par le con- duit 6, passe, via le canal 3, dans le four la Dans ce dernier, le gaz susdit assure, ensemble avec l'oxygène, injecté par le conduit 4., la deshydratation, le grillage, la chauffe, et - finalement - la fusion du minerai. Eventuelle- ment, on peut introduire dans le four 1 encore d'autres combustibles, tels que du poussier de charbon, du gaa, de l'huile... etc. Au lieu d'un apport d'oxygène, on peut, dans le cas d'un four électrique, appliquer un chauffage par arc électrique pour entretenir l'incandescence du lit de coke.
Le schlamm de minerai liquide traverse le canal 2 en sens con- traire du gaz d'oxyde carbonique et entre dans le four 2, d'où résulte la ré- duction et l'enrichissement en carbone du minerai par le lit de coke incan- descent, et sa transformation en fer brut liquide et scories liquides. Le fer brut et les scories sont alors évacués, de la façon usuelle, comme dans un haut-fourneau, par les orifices, respectivement 8-9.
Le gaz d'oxyde carbonique pénétrant dans le four 1 est transfor- mé en-acide carbonique, par l'oxygène, entrant par le conduit4, l'acide car- bonique ainsi produit étant évacué par le conduit 5.
Une partie du gaz résiduel de la combustion des cokes, se consti- tuant d'oxyde de carbone, assure le préchauffage des cokes dans la cuve 2 et est alors évacuée par le conduit 7.
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Le nouveau procédé à deux phases susdécrit permet de réduire sensiblement la consommation de chaleur; indispensable à la production du fer, en sorte que les quantités de coke, respectivement l'énergie électri- que, 'nécessaires par tonne de fer brut sont réduites considérablement. 'En ' plus, le haut-fourneau peut être remplacé par un four de fusion'plus petit,' ce dernier pouvant être du type à cuve verticale ou à réverbère, tandis que les cokes supérieures*,de haut-fourneau ou le charbon de bois, peuvent être remplacés par du pous ier de coke ou par d'autres combustibles à calibre in- férieur, ces derniers pouvant encore être du type gazeux, et étant alors in- troduits par l'ouverture d'alimentation de la cuve.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé pour la production du fer brut en deux phases, ca- ractérisé en ce que la matière de départ, constituée de minerai ou d'autres matières appropriées telles que des scories, des déchets de laminoirs... etc., sont, dans la première phase, par leur chauffage à la plus haute températu- re possible produit par la combustion du combustible en acide carbonique, sé- chées, déshydratées, grillées et fondues, après quoi elles sont, dans là deuxième phase, mélangées avec le combustible à forte teneur en carbone,' chauffé par insufflation à chaud d'air saturé d'oxygène ou d'oxygène pur, ou par un arc électrique, et réduites.
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PROCESS FOR THE PRODUCTION OF CRUDE IRON.
The production of crude iron according to previously known methods is imperfect from a thermal point of view;, 'and is thus. generally linked to the use, as fuel, of cokes, from which it follows that the application of said processes is very limited. Generally the reduction processes are based on carbon, the reduction with gas (H2, 00 and others), at more than 1000 C being very slow and therefore not very economical, while above 1000 C it is stopped. quickly because of the balance ratios.
In addition, in the reduction to carbon, the fuel is, at high temperatures, above 1000 C, transformed into carbon dioxide gas instead of carbonic acid, so that its efficiency reaches only a maximum of 30 - 40%. Thus, for example, coke, by applying combustion air heated to approximately 600 C, and a perfect recovery of the residual gases up to approximately 200 C, provides by its combustion in CO, only 2800 Kcal / Kg., But by its combustion in CO2, approximately 8000 Kcal / Kg.
Besides the reduction processes (thermal process I), other thermal processes still take place in the furnace, notably the production of heat to compensate for the calorific deficit of the reduction processes (thermal process II), and the production of heat to compensate heat losses during the preparation of the mixture of ores, to heat and melt the iron and the slag, as well as to compensate for the heat losses at the walls of the furnace (thermal process III). In practice, all these processes, not separated, only allow the production of CO, that is to say, the imperfect exploitation mentioned above.
Only the upper part of a furnace allows partial quantities of the carbon dioxide gases produced to be converted into carbonic acid (the so-called indirect reduction).
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rotary, part of thermal processes II and III can be carried out so as to produce carbonic acid. -
The present invention aims to obviate these drawbacks. According to the invention, the production of iron in two phases is carried out in such a way that, in the first phase, the material is prepared, that is to say dried, dehydrated, roasted, melted and brought to the air. highest possible temperature, after which it is, in the second phase, reduced and possibly carbon enriched.
As starting material, any ferrous material can be used such as for example ores, slag, waste from the mills, etc. requiring reduction, possibly accompanied by carbon enrichment.
This new iron production process can be carried out in one or in two furnaces, as long as the two stages of the process take place separately. Fixed or mobile shaft furnaces or furnaces can be used, such as, for example, rotary furnaces, tilting furnaces, converters, etc. In the first phase of the process, fuels of all kinds can be applied, in particular solid fuels (coal, lignite, coke, etc.), liquids (pitch, oil, etc.), or ga - zeux, containing CO, H2, carbohydrate, etc. In the second phase of the process, mainly fuels with a solid carbon content, such as cokes or coking coals, are applied.
The heat losses during the second phase can also be compensated by an electric heating device.
The accompanying drawing shows schematically a double shaft furnace for carrying out the present two-phase process for producing crude iron from ore.
According to this exemplary embodiment, two tank furnaces 1-2 at different heights are connected by an inclined channel 1 starting at the foot of the smaller furnace 1 and opening into the other furnace 2, arranged at a lower level. These two ovens have bottoms whose inclination corresponds to that of said channel 3. Each oven also has two lateral conduits 4-5, respectively 6-7, arranged at different heights. Oven 2 also has two drain openings 8-9, one - - being placed at the bottom of the furnace, and the other 7 9. - at a certain distance above opening 8. Shaft furnaces are supplemented by the usual closing devices 10 - il.
Furnace 1 is filled with ore, while furnace 2 is filled with cokes or other suitable fuel. The hot carbon dioxide gas, produced by the combustion of the mass of cokes in the lower part of the furnace, this combustion being maintained by the supply of oxygen entering through line 6, passes through channel 3, in the furnace In the latter, the aforesaid gas ensures, together with the oxygen, injected by the conduit 4, the dehydration, the roasting, the heating, and - finally - the melting of the ore. If necessary, still other fuels, such as coal dust, gaa, oil, etc., can be introduced into the furnace 1. Instead of adding oxygen, in the case of an electric furnace, electric arc heating can be applied to maintain the incandescence of the coke bed.
The liquid ore slurry passes through channel 2 against the carbon dioxide gas and enters furnace 2, resulting in the reduction and carbon enrichment of the ore by the bed of incandescent coke. descent, and its transformation into liquid crude iron and liquid slag. The raw iron and the slag are then discharged, in the usual way, as in a blast furnace, through the orifices, respectively 8-9.
The carbon dioxide gas entering the furnace 1 is transformed into carbonic acid, by the oxygen, entering through the line 4, the carbonic acid thus produced being discharged through the line 5.
A part of the residual gas from the combustion of the cokes, consisting of carbon monoxide, preheats the cokes in the tank 2 and is then discharged through the pipe 7.
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The new two-phase process described above significantly reduces heat consumption; essential for the production of iron, so that the quantities of coke, respectively electrical energy, required per tonne of crude iron are considerably reduced. 'In addition, the blast furnace can be replaced by a' smaller smelting furnace, 'the latter being of the vertical tank or reverberant type, while the upper cokes *, blast furnace or wood, can be replaced by coke dust or by other fuels of lower caliber, the latter possibly still of the gaseous type, and then being introduced through the feed opening of the tank.
CLAIMS.
1.- Process for the production of crude iron in two phases, characterized in that the starting material, consisting of ore or other suitable materials such as slag, waste from rolling mills, etc., are , in the first phase, by their heating to the highest possible temperature produced by the combustion of the fuel to carbonic acid, dried, dehydrated, roasted and melted, after which they are, in the second phase, mixed with the fuel with a high carbon content, 'heated by hot blowing in air saturated with oxygen or pure oxygen, or by an electric arc, and reduced.