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FABRICATION D'ACIER..
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Aczueiiemenz on 2-acra.que Lac1er a partir cte ia lonte proOEu1oe dans des hauts-fourneaux appareils énormes:,; nécessitant de grandes instal- lations annexes et de ce fait coûteux d'installation et onéreux d'exploi- tationo La fonte produite est en outresouvent irrégulière du fait des variations des matières premières et contient des proportions importantes de soufre et autres impuretés amenées tant par le minerai que par le coke.
La bonne marche du haut-fourneau dépend enfin de la qualité du coke métal- lurgique qui doit être convenablement réactif,dur et en gros morceaux.
La fonte obtenue est ensuite traitée dans des fours de fabrication d'acier pour uniformiser sa qualité, enlever 1-'excès de carbone qu'elle contient et la débarrasser des impuretés nuisibles.
Cette fabrication bien que fort connue et étudiée est complexe et coûteuse et il est donc normal que l'on ait songé depuis longtemps à éviter de passer par le stade fonte dans la fabrication de l'acier,d'autant plus que la fabrication du coke métallurgique de bonne qualité devient de plus en plus difficile et onéreuse par suite de la pénurie mondiale de charbons auto-cokéfiants qui va en s'accentuant.
De nombreux procédés ont vu le jour; la plupart ont disparu rapidement Les procédés encore employés sont très coûteux mais sont intéressants parce qu'ils permettent, à partir de minerais convenables,,d'obtenir du fer réduit sous forme d'"épon- ge de fer",:; d'une pureté remarquable et que l'on peut transformer facilement en acier de très bonne qualité
Si tous ces procédés sont peu économiques et n'ont pu se déve- lopper en dehors de la fabrication des aciers spéciaux,9 c'est qu'il est très difficile d'obtenir un bon contact entre le mineral et le moyen de réduction,
d'où gaspillage d'une partie de celui-cio Tous ces procédés pré- sentent en plus de grandes difficultés au point de vue de l'équilibre ther- mique en général peu satisfaisante et entraînent de fortes pertes de cha- leur et par conséquente une consommation exagérée de combustible. Enfin
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l'utilisation du gaz réducteur est mauvaise car on trouve dans la même encein- te du fer à divers degrés de réduction.
Pour remédier à ces défauts,la présente invention propose d'u- tiliser pour la fabrication directe de l'acier la technique dite de "fluidi- sation en'phase dense", qui permet de mettre en contact intime un solide à l'état de poudre et un gazo Le premier emploi industriel de la fluidisa- tion, inventée depuis longtemps, a été le cracking catalytique des pétroles et résidus de pétrole. Par la suite cette technique a été appliquée, au moins dans des installations d'essais, à de nombreuses autres réactions chi- miques: grillage de minerais, fabrication de chaux., synthèses industriel- les variées, séchages, etc. On a également songé à l'employer pour la ré- duction du fer.
La fluidisation en phase dense consiste à mettre une poudre en suspension dans un courant de gaz ascendant ayant une vitesse telle que la poudre soit maintenue dans un état de violente agitation, comme un lit de liquide bouillant, mais qu'elle ne soit pas entraînée,en proportions impor- tantes par le courant gazeux. Le lit de poudre agitée a des propriétés voisines de celles d'un liquide, d'où les termes "lit fluide"et "fluidisa- tion"o Ce type de fluidisation en phase dense est bien différent de la flui- disation en courant, où la poudre est entraînée par le courant de gaz.
La présente invention ne concerne que l'emploi de la fluidisation en phase dense, la seule qui permette, comme il est nécessaire dans le cas présent, d'avoir une sorte de contre-courant gaz-poudre et, d'autre part,d'avoir un temps de séjour du gaz beaucoup plus faible que celui de la poudre à traiter.
Telle quelle la fluidisation, en permettant un excellent contact gaz-poudre.. ne remédie qu'au premier des défauts signalés ci-dessus et il est nécessaire pour remédier aux autres de l'appliquer en faisant la réduc- tion en plusieurs stades comme le prévoit la présente invention, ce qui per- met une utilisation aussi complète que possible de la chaleur et du pouvoir réducteur des gaz utilisés.
Le procédé faisant l'objet de la présente invention consiste donc à réduire le minerai de fer en poudre à l'état fluidisé, sans fusion, en plu- sieurs stades de manière à utiliser au mieux les gaz réducteurs et à obtenir une économie thermique rendant le procédé supérieur au haut=fourneau, non seulement par la qualité du produit obtenu, mais aussi par une réduction sen- sible de la consommation calorifique et la possibilité d'employer un combus- tible de moins bonne qualité que le coke métallurgique et, par conséquent, plus économique. Ce procédé, destiné principalement à la fabrication directe de l'acier, peut s'appliquer également à la fabrication de fer pur et de tous alliages comportant du fer.
On peut aussi l'envisager, avec les modifica- tions nécessaires pour la production par réduction d'autres métaux dont les oxydes peuvent être réduits sans fusion (cuivre, nickel, etc.), et de leurs alliages.
Les divers stades prévus par l'invention sont, en principe et pour un minerai courant du type minette, ceux qui sont décrits ci-dessous., mais ils peuvent naturellement être quelque peu mudifiés en fonction du minerai utilisé, sans pour cela sortir du cadre de la présente invention.
En particulier, si on part de minerai de fer contenant de l'oxyde et non de l'hydrate., les 2ème et 3ème stades ci-dessous devront être modifiés sinon supprimés.
Le premier stade est la préparation, à l'état aussi pur que pos- sible pratiquement et économiquement, d'un oxyde de fer ou d'un autre compo- sé du fer, hydrate ou carbonate par exemple, se décomposant en oxyde sous l'influence de la chaleur. Il a été en effet démontré, que dans toute réduc- tion par les gaz, sans fusion,une partie de l'oxyde de fer ne peut être réduite s'il est en contact intime avec d'autres oxydes tels que silice, chaux, alumine, etc.., qui ont tendance à se combiner à lui aux températures où la réduction devrait se produire.
Si on part d'un minerai ordinaire il faudra d'abord le broyer en grains convenant à la fluidisation, c'est-à-dire compris à peu près entre 0,2 et 0,02 mm mais ne comportant pas de grains supérieurs à 0,5 mm ni trop de fines (moins de 10-30%) plus petites que 0,01 mm.
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Certains minerais devront peu-être être broyés plus finement que d'autres pour permettre une meilleure épuration, mais, en général, l'oxyde de fer, hydraté ou non;, est réparti dans la masse de minerai sous forme de petits grains noyés dans une gangue, ces petits grains étant à peu près de la dimension qui convient à une bonne fluidisation avec des vitesses de gaz normales (0,1 à 1,5 m/sec. environ). En broyant le minerai à cette finesse on pourra donc, par tout moyen convenable, séparation magnétique, flotta- tion ou autre, obtenir.une poudre d'oxyde (ou d'hydrate ou de carbonate) de fer ne contenant que très'peu de gangue.
Cette poudre pourra être utilisée telle quelle dans l'appareil de fluidisation; à condition toutefois qu'elle soit suffisamment sèche'pour ne pas former une boue Ce premier stade devra donc comporter éventuellement un séchage préalable,par exemple dans un four rotatif ordinaire ou dans tout autre séchoir adapté au séchage d'un produit pulvérulent à l'état' de boue, si on a fait la séparation de la gan- gue au moyen dé procédés nécessitant l'emploi d'un milieu aqueux. Ce sé- chage préalable n'a d'ailleurs pas besoin d'être très poussé, il suffit que la poudre qui en sort ne s'agglomère-pas en grosses masses au cours de sa manutention et de son stockage ultérieurs.
Ce séchage peut être rem- placé,, le cas échéante par une filtration, la pâte filtrée étant simplement concassée et introduite ainsi dans le stade suivant où se fait le séchage final et où les morceaux arrivant au contact de poudre sèche et de gaz chauds seront vite désagrégés par le brassage énergique que procure la fluidisa- tion. Au lieu de minerais on peut naturellement, et sans sortir du cadre de l'invention, utiliser toute autre source d'oxyde de fer, par exemple des résidus de fabrication d'alumine ou autres; il suffit de leur appliquer une méthode d'épuration qui leur convienne.
Un cas tout à fait particulier de ce premier stade serait l'emploi de pyrite de fer à la fabrication d'a- cier: la pyrite en poudre devrait alors être grillée à fond par de l'air par exemple dans un appareil de fluidisation disposé en plusieurs étages, pour avoir un bilan thermique favorable, et le résidu parfaitement désulfuré se- rait alors soigneusement épuré'par toute méthode appropriée. On voit donc que le procédé faisant l'objet de la présente - invention, permet l'utilisa- tion de minerais autrement sans valeur et qu'il évite tous les frais d'ag- glomération et de frittage nécessaires si on veut traiter des minerais pul- vérulents au haut-fourneau.
Le second stade comporte le séchage de la poudre épurée. Le début du séchage peut être fait, comme dit plus haut, dans un appareil spé- cial si la poudre est par trop humide. La fin du séchage, par contre, se fait avantageusement par fluidisation. Comme ce séchage est le dernier stade à travers lequel passe le gaz ayant servi au traitement, et qu'il doit se faire à des températures de 100 à 150 , on peut, dans certains cas:, avoir intérêt à'le faire précéder d'un étage, aussi en fluidisation, où la poudre entrant serait réchauffée par la chaleur sensible encore contenue dans le gaz. Un calcul.rapide permet de voir dans quels cas un pareil pré- chauffage peut être intéressant, en particulier lorsque le minerai n'est pas trop humide.
Ce stade de séchage par'fluidisation peut,le cas échéant, être remplacé par le séchage prévu plus haut sans que pour cela on sorte du cadre de 1.' invention.
Le troisième stade est celui dans lequel la poudre doit être, le cas échéant, privée de l'eau d'hydratation et/ou de l'acide carbonique combiné qu'elle contient. Il se fait, comme tous les suivants, à l'état fluidisé. La poudre y est introduite 'du stade précédent'par tout moyen réduisant le plus possible les pertes de chaleur sensible, ce qui est parti- culièrement facile si le séchage a été fait par fluidisation dans un étage situé au-dessus du présent stade.
On peut en particulier appliquer ici, com- me aux autres passages de la poudre d'un étage à l'autre, les détails de l'invention faisant l'objèt de la demande de brevet intitulée "Appareils pour la mise en contact intimé de poudre et de gaz" et déposée simultané- ment avec la présente.- Le gaz vient du stade suivant après un réchauffage éventuel par combustion de toutou partie des composants combustibles qu'il contient encore ou par tout autre moyen de chauffage direct ou indi- rect. Cette déshydratation et/ou cette décarbonatation, pour être complè- tes, doivent se faire à des températures de l'ordre de 200 à 4000 suivant
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les minerais et suivant l'équilibre thermique général de l'appareil.
Dans le cas de minerais formés d'oxyde de fer non hydraté (hématite par exemple), ce stade est remplacé par un stade de réchauffage entre le séchage et la réduction de l'oxyde ferrique qui forme le stade suivant.
Le quatrième stade reçoit la poudre sortant du troisième stade et comporte, toujours à l'état fluidisé, la réduction de l'oxyde ferrique en oxyde magnétique. Cette réaction, pratiquement irréversible, doit se faire à une température de 500-700 , et le gaz qui en sort doit contenir une quantité de gaz réducteurs comprise entre les limites suivantes; limite supérieure; les rapports oxyde de carbone: à gaz carbonique et hydrogène à vapeur d'eau doivent être tels que, pour la température envisagée, on soit certainement dans la zone des diagrammes d'équilibre (réduction par l'hydro- gène, fige 1; par l'oxyde de carbone fig. 2) donnant l'état d'oxydation du fer en fonction de la température et de la composition des gaz en présence où seul l'oxyde magnétique est en équilibre avec les gaz sortants.
Limite inférieure : peut être théoriquement une teneur nulle en gaz réducteurs mais il est préférable de laisser de ceux-ci une quantité telle que, par leur combustion à l'entrée du stade de déshydratation, ils dégagent une quantité de chaleur suffisante pour cette opération.- Sur les fig. 1 et 2 la composi- tion du gaz sortant de ce quatrième stade est représentée par la zone hâchu- rée 1 qui tient compte pour la réduction par l'oxyde de carbone de la néces- sité d'éviter la précipitation de carbone. Cette même précaution a été pri- se pour les zones des stades suivants.
Cette composition détermine natu- rellement les limites de la composition du gaz entrant dans le quatrième sta- de et provenant du stade suivant, après avoir éventuellement subi une com- bustion partielle pour qu'ils puissent céder dans le quatrième stade la quantité de chaleur nécessaire au maintien de la température voulue. On ne sortirait du reste pas de l'invention en maintenant ce quatrième stade à la température voulue par tout autre moyen, chauffage extérieur ou chauf- fage indirect du gaz par exemple.
Le cinquième stade reçoit la poudre provenant du quatrième stade et comporte, toujours à l'état fluidisé, la réduction de l'oxyde magnétique en oxyde ferreux. Cette réaction doit se faire à une température de 600-$00 .
Le gaz qui sort du présent stade, passant au quatrième stade, a, par consé- quent, une composition déterminée comme dit ci-dessus. Il faudra d'ailleurs vérifier que ce gaz sortant a une composition telle qu'il soit en équilibre seulement avec de l'oxyde ferreux aux températures envisagées pour ce cinquiè- me stade (zone hachurée 2 des fig. 1 et 2). Le gaz qui entre dans le présent stade n'a pas besoin d'avoir une très forte teneur en gaz réducteurs comme le montrent les diagrammes d'équilibre des fig. 1 et 2. On pourra donc se servir entr'autres de gaz pauvre (gaz de gazogène), éventuellement addition- né de gaz provenant du stade suivant. Le gaz pauvre a l'avantage d'être facile à produire avec n'importe quel combustible et d'être le gaz.dans le- quel les composants réducteurs reviennent, à conditions égales, le moins cher.
D'ailleurs, on ne sortirait pas de l'invention en employant tout autre gaz réducteur que le gaz pauvre pour ce cinquième stade, non plus qu'en n'u- tilisant pas le gaz non recyclé du stade suivant, gaz qui peut être employé ailleurs le cas échéant. Une partie du gaz entrant doit être brûlée à l'entrée de ce cinquième stade pour que l'ensemble soit à une température telle que ce gaz puisse céder la chaleur nécessaire à maintenir ce,stade à la température voulue. On peut d'ailleurs envisager tout autre moyen direct ou indirect de chauffer ce gaz ou ce stade à la température voulue sans sortir du cadre de l'invention.
Le sixième stade comporte, toujours à l'état fluidisé, la réduc- tion de l'oxyde ferreux en fer métallique. Cette réaction peut avec cer- tains minerais très faciles à réduire,se faire assez rapidement à 700 ou 800 degrés, si bien que le fer réduit n'a pas tendance à faire coller entre elles les particules à la surface desquelles il se trouve. Avec la plupart des minerais par contre on devra travailler au-dessus de ces températures et il se produira alors une agglomération des particules de fer réduit et il faudra employer non plus une zone cylindrique mais une zone en forme de cône ou de pyramide, la pointe en bas, qui permet de maintenir les par-
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ticules en suspension pendant un temps suffisant, la vitesse du gaz étant d'autant plus élevée que l'on descend plus bas dans la zone conique.
Le gaz qui sort de ce stade doit être,, d'après les diagrammes d'équilibrée en- core riche en gaz réducteurs (zone hâchurée 3 des fig. 1 et 2). Si on uti- lise pour ce stade un autre gaz que du gaz pauvre (gaz de gazogène) il est donc préférable de ne pas l'employer dans les stades précédents mais, après condensation de la vapeur d'eau et enlèvement du gaz carbonique formés par la réaction, de le recycler avec une certaine proportion de gaz frais, la partie en excès du gaz étant seule envoyée aux stades précédents. On ne sortirait pas du cadre de l'invention en utilisant le gaz sortant du sixième stade de toute autre manière que celle indiquée ci-dessus qui est, à première vue et en général, la plus indiquée pour l'économie du procédé.
En particulier, on peut utiliser tout ou partie du gaz en l'envoyant dans un gazogène où l'anhydride carbonique et la vapeur d'eau qu'il contient seraient réduits, donnant ainsi une nouvelle quantité de gaz utilisable, par exemple-à la réduction de ce sixième stade. On éviterait ainsi l'utilisation de vapeur extérieure pour la fabrication du gaz à l'eau et la décarbonata- tion, toujours onéreuse, du gaz sortant. Il est nécessaire de récupérer la chaleur sensible du gaz sortant au moyen du gaz entrant, et de brûler une petite quantité de celui-ci pour fournir la chaleur nécessaire au maintien de ce stade à la température voulue. On pourrait naturellement chauffer ce gaz ou ce stade par tout autre moyen direct ou indirect sans sortir du cadre de l'invention.
Le'gaz à utiliser pour ce stade peut être n'importe quel gaz contenant une proportion suffisante de gaz réducteurs, le gaz à l'eau bleu paraissant, techniquement et économiquement, le plus indiqué à cause de sa haute teneur en hydrogène et oxyde de carbone. Dans certains cas en particulier dans les pays pauvres en combustibles mais riches en énergie électrique, on pourrait aussi envisager l'emploi pour cette réduction d'hydrogène électrolytique. Le gaz pauvre peut aussi être employé mais sa très forte teneur en inertes obligerait à l'utilisation d'appareils très volumineux et il ne faudrait pas songer à une recyclage, mais simplement utiliser le gaz .sortant pour les autres réductions.
La limite du recyclage est un compromis entre l'utilisation la plus poussée du gaz, le risque de dépôt de carbone et les dimensions des appareils qui augmentent forcément avec la proportion de gaz recyclé, la teneur de celui-ci en gaz inertes, azote, argon, etc., augmentant avec cette proportion. Si on part de gaz à très faible teneur en inertes et si on ne chauffe pas le gaz par combustion direc- te on pourra naturellement adopter des taux de recyclage très élevés Un calcul facile montre que cette augmentation des dimensions des appareils devient brutale à partir d'une certaine proportion de gaz recyclé, propor- tion qui varie d'ailleurs avec la composition du gaz initial et avec le mo- de de chauffage prévu.
De ce dernier.stade, la poudre de fer réduit, très poreux et très réactif, contenant encore une grande partie des impuretés initiales du minerai épuré, peut être introduite directement dans un four d'aciérie où on utilisera ainsi sa chaleur sensible. Cette introduction sera d'autant plus facile que la poudre de fer aura subi une certaine agglomération au cours de la réduction finale. Pour une marche continue, indispensable à l'appareil de fluidisation, il faudra naturellement soit deux fours au moins, soit un four et un réservoir de stockage de la poudre chaude puis- que les fours d'aciérie ont une marche discontinue. On pourrait aussi re- froidir la poudre dans une série d'étages de fluidisation, pour en récupé- rer la chaleur sensible.
Ce refroidissement devrait être fait avec un gaz neutre, azote par exemple, ou avec de l'hydrogène, pour éviter toute réoxydation ou tout dépôt de carbone sur le fer au cours de cette opération la poudre obtenue étant très réactive du fait de sa réduction à basse tem- pérature .
Pour introduire cette poudre de fer dans un bain de fusion sans avoir d'ennuis il faudra l'introduire au fond du bain par tout moyen appro- prié par exemple un tube en matière réfractaire convenable plongeant dans le bain. Dans le cas où la réduction finale peut se faire à basse tempé- rature dans une zone cylindrique, il est possible, toutefois, de prévoir un étage supplémentaire. On peut aussi prévoir un étage supplémentaire où.
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se ferait un frittage provoquant une agglomération de la poudre sous forme de granules faciles à introduire dans le bain de fusion. Pour cela on peut faire arriver la poudre de fer réduite dans une zone en forme de pyra- mide ou de cône, la pointe en bas, pointe par laquelle on introduit un courant de gaz selon les indications de la demande de brevet prévitée.
Le gaz à introduire est naturellement un gaz réducteur dont une partie est brûlée par une introduction d'air chaud pour maintenir la température né- cessaire au frittage (plus de 1000-1300 ). Les particules au fur et à me- sure de leur agglomération descendent vers la pointe inférieure car il leur faut, pour être maintenues en suspension, une vitesse de gaz de plus en plus grande. Les particules agglomérées arrivant au fond sont extraites par tout moyen voulu et peuvent être introduites directement dans un four d'aciérie qui utilisera ainsi leur chaleur sensible ou être refroidies par exemple en descendant dans un refroidisseur en forme de colonne en contre- courant d'un gaz réducteur qui se réchauffe à leur contact.
On obtient ainsi des boulettes de fer réduit relativement peu réactif du fait du frit- tage et qui peuvent donc être manipulées sans précautions spéciales. Dans le cas où l'on a à faire à des minerais qui doivent être réduits à des tem- pératures élevées et où il faut de toute façon employer une zone conique, on pourra, pour avoir des granules mieux frittés, utiliser une température nettement supérieure à celle qu'exige la réduction.
Les gaz utilisés entrent froids dans l'installation et sont com- primés au moyen d'appareils adéquats et connus, à travers les divers échan- geurs, brûleurs et stades de la colonne de fluidisation. Pour éviter qu'ils ne transmettent du soufre au minerai il faut naturellement les épurer au préalable.
La fig. 3 est un schéma général du procédé appliqué à un minerai du genre minette, en utilisant du gaz à l'eau bleu épuré pour la réduction de l'oxyde ferreux, et du gaz pauvre épuré pour le reste de l'installation avec addition de la partie non recyclée du gaz décarbonaté provenant de la réduction de l'oxyde ferreux. Ce schéma est relatif au cas où ce minerai peut être réduit à température suffisamment basse et où l'on ne cherche pas un frittage de la poudre. Cette figure n'est donnée qu'à titre indicatif pour faciliter la compréhension de l'invention, mais n'a évidemment aucun caractère restrictif, les dispositions pouvant varier avec le type et la qualité du minerai, avec les types de gaz employés, ou même avec les condi- tions économiques et géographiques de l'installation, sans pour cela cesser d'être protégées par le présent brevet.
En particulier, la disposition de tous les stades les uns sous les autres permet une circulation du minerai par simple gravité et presque sans pertes de chaleur, mais il se pourrait que dans certains cas on ait intérêt à adopter une autre disposition, sans que pour cela on sorte du cadre de l'invention. Tous les appareils chauds sont naturellement calorifugés pour éviter toute.perte de chaleur inutile et ainsi améliorer le bilan thermique de l'opération.
Dans cette fig. 3, 1 est le sixième stade qui est prévu en deux étages successifs 2 et 3 pour réduire au maximum la proportion d'oxyde ferreux non réduit dans le produit final. Comme le mélange de la poudre dans un étage fluidisé est pratiquement parfaite il faudrait en utilisant un seul étage un temps moyen de séjour de la poudre relativement considé- rable pour que des particules non réduites n'échappent pas à la sortie de l'appareil car la réduction finale est relativement lente. Avec deux étages ou plus, on montre facilement que ce temps moyen de séjour de la poudre peut être considérablement réduit. Ceci a l'avantage de permettre l'emploi de couches fluides plus minces et donc de diminuer la perte de charge et, par conséquent, les frais de compression du gaz.
Dans ce sixième stade, la poudre provenant du stade précédent est introduite par 4 dans la zone supérieure 2 d'où elle passe par un tube 5 dans la zone inférieure 3 d'où elle sort par 6. 4,5 et 6 sont des tubes du diamètre voulu fonctionnant comme trop-plein, mais empêchant, parce qu'ils restent pleins de poudre, le passage du gaz à travers eux. Ces tubes peuvent être utilement réalisés comme indiqué dans la demande de brevet précitée qui s'applique naturelle- ment aussi aux autres tuyauteries (43,44, 30,25) ayant même fonction que les précédentes. On n'a pas représenté ici le traitement ultérieur de la
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poudre réduite pour en faire de l'acier non plus que son frittage éventuel.
Le gaz à l'eau épuré, comprimé dans le compresseur 7 avec.le gaz recycle sortant de la décarbonatation 8, passe dans l'échangeur 9 où il récupère la plus grande partie de la chaleur sensible du gaz sortant. De cet échan- geur, la quantité voulue du gaz est dirigée vers un brûleur 10 -où¯ il brûle avec de l'air comprimé par le compresseur 11 et réchauffé lui aussi dans l'échangeur 9. Les gaz 'brûlés sortant de 10 se mélangent au'reste du gaz et le réchauffent dans le foyer 12, d'où ils passent par une grille de répartition 13 dans la zone 3 puis, par une autre grille 14, dans la zone
2. Ces grilles de répartition peuvent avantageusement.être réalisées selon la demande de brevet précitée, comme d'ailleurs les autres grilles de répar- tition de la fig. 3 (29, 31, 37, 46, 47).
De cet étage de réduction finale , les gaz sortent par un cyclone 15 séparant les poussières entraînées, ou par tout autre dispositif permettant d'obtenir un résultat analogue, et les réintroduisant dans l'étage 2 (ou éventuellement 3), passent dans l'échan- geur 9 puis dans un réfrigérant à eau 16, qui peut être direct ou indirect l'eau froide arrivant en 17, l'eau chaude sortant en 18. On peut aussi en- visager de remplacer tout ou partie de ce réfrigérant par un échangeur où le gaz transmettrait le reste de sa chaleur sensible à l'air employé pour les autres combustions. Le gaz froid est ensuite décarbonaté en 8 par la- vage au moyen d'une solution de carbonates alcalins, de bases organiques, etc., arrivant par 19 et sortant par 20, ou par tout autre moyen.
Le gaz décarbonaté est envoyé en partie par 21 dans'le circuit de gaz pauvre dont il sera question plus bas, en partie par 22 dans le circuit de gaz à l'eau où il est ainsi recyclé. Le cinquième stade 23 reçoit la poudre du quatriè- me stade 24 par l'intermédiaire du tube 25. Le gaz pauvre avec le gaz décar- bonaté non recyclé est envoyé au cinquième stade par le compresseur 26.
Une partie de ce gaz est brûlé avec l'air venant du compresseur 11 dans le brûleur 27 et les gaz brûlés se mélangent au reste du gaz dans le foyer 28 d'où ils passent dans l'enceinte 23 par l'intermédiaire d'une grille de répartition 29. Le, quatrième stade 24 reçoit la poudre déshydratée sortant du troisième stade par le tube 30 et le gaz venant du'cinquième stade par la grille de répartition 31. Dé l'air peut être introduit par le tube 32 dans ce stade pour brûler une partie des gaz et dégager la chaleur nécessai- re au maintien de la température dé réaction. Le gaz sort de ce stade par le tube 33 et se rend dans un brûleur 34 suivi d'un foyer 35, où tout ou partie des gaz combustibles qu'il contient encore est brûlé avec de l'air venant du compresseur 11.
Une partie des gaz brûlés passe au stade de dés- hydratation 36 par une grille de répartition 37, une autre partie est dérivée vers le stade de séchage 38 par une chaudière 39 permettant de récupérer l'excès de chaleur sensible du gaz sous forme de vapeur sortant par 45.
La poudre venant du stockage 40, ou directement de l'atelier de préparation du minerai, pour arriver au stade de préchauffage 41 par le tube 42, passe de celui-ci au stade de séchage 38 par le tube 43 puis au stade de déshydra- tation 36 par le tube 44. Le gaz passe du stade de déshydratation 36 par la grille de répartition 46 au stade de séchage 38, puis, par la grille 47 au stade de préchauffage 41 et enfin à la cheminée (non figurée) par le cy- clone 48 où sont'séparées, et réintroduites.en 41, les poussières qu'il pourrait entraîner. Ce cyclone peut naturellement¯être remplacé par tout autre appareil donnant des résultats analogues.
Le stade de préparation du minerai n'est.pas représenté sur la figure car il est trop variable en fonc- tion du minerai utilisé. '
Les essais montrent qu'avec les températures envisagées, les durées de réaction sont suffisamment brèves pour permettre l'emploi de cou- ches fluidisées d'uné épaisseur assez faible pour éviter des pertes de charge trop.élevées.
Une installation bien conçue doit permettre, d'après les calculs, une économie de 20-40% de combustibles par rapport à la fabri- cation de fonte au haut-fourneau, la fabrication de l'acier n'étant pas comprise dans ces chiffres,non plus que la préparation du minerai, les ad- ditions au lit de fusion du haut-fourneau, non plus que le coût supplémentai- re pour ceui-ci découlant de l'emploi de coke métallurgique alors que le procédé selon l'invention permet l'emploi de n'importe quel combustible pou- vant être gazéifié. A capacité égale, les investissements sont aussi plus
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réduits pour l'installation prévue ci-dessus que pour le haut-fourneau de capacité égale, la différence étant d'autant plus marquée que la capacité est plus faible .
'Pour éviter que l'emploi de couches de poudre trop minces ne provoque des talus, la poudre se mettant en tas d'un côté et le gaz pas- sant dans l'autre, on peut utiliser des cloisons verticales qui, divisant la couche fluidisée en une série de compartiments de faible section, em- pêcheront complètement ce phénomène de se produire; la demande de brevet précitée donne les indications voulues pour la disposition de ces cloisons verticales.
Dans certains cas il peut être intéressant d'envisager de faire les opérations de réduction, et particulièrement la réduction finale, sous une pression nettement plus élevée que la pression atmosphérique la vitesse de réaction étant alors plus grande. On augmente évidemment les frais de compression des gaz, ce qui, suivant le type de gaz utilisé et d'appareil de production de gaz, peut être une dépense assez peu sensible, mais on aug- mente fortement le débit d'un appareil donné puisque, en conservant la même vitesse linéaire et donc à peu près les mêmes conditions de fluidisation, on augmente le débit de gaz à peu près proportionnellement à la pression.
Cet emploi de la pression réduit donc le coût et l'encombrement de l'appa- reillage dans des proportions sensibles, si bien qu'il peut être intéres- sant de l'envisager dans certains cas malgré la complication supplémentaire des dispositifs de chargement et de vidange.