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PROCEDE DE REDUCTION DE MINERAI.
La réduction de 'minerais à basse température se fait habituelle- ment en chauffant le minerai et l'agent réducteur à la température nécessai- re pour que la réduction se fasse. Pour les minerais de fer, la température de réduction est comprise entre 600 et 1200 C et elle varie dans ces limites suivant là qualité du minerai, l'agent réducteur, suivant que la matière ré- ductrice est gazeuse ou solide et en général suivant les conditions de ré- ductiono La température de réduction des minerais de fer par des matières carbonées solides est environ 1000 Co
Lé minerai qui est soumis à réduction est habituellement chauffé graduellement jusqu'à la température de réduction avec l'agent réducteur et/ ou dans un contrecourant de gaz réducteurs.
A tout moment,le degré de ré- duction et la température dépendent de l'équilibre de réduction entre les constituants de la réaction.
Lorsque la matière a atteint le degré de réduction qui correspond aux conditions d'équilibre dans la zone de réduction, elle doit'être retirée de cette zone et refroidie de fagon telle et dans des conditions telles que les composés réduits ne soient pas réoxydés. On peut ce faire en refroidis- sant la matière dans une atmosphère neutre ou réductrice ou par un refroidis- sement indirect au moyen de récipients entourés de chemises d'eau.
Ces procédés ont cependant en commun que la chaleur'de refroidis- sement est mal ou pas du tout utilisée, puisqu'une petite partie seulement de cette chaleur et dans certains procédés, aucune chaleur, peut être récupé- rée et utilisée directement dans le procédé de réduction.
Comme la chaleur de la matière réduite quittant la zone de réduc- tion à environ 1000 C peut correspondre à environ 1/3 de la consommation du combustible utilisé dans le procédé de réduction, la consommation totale se- rait réduite proportionnellement par un procédé de réduction qui utiliserait directement cette chaleur au cours des opérations.
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Suivant la présente invention., on couvre la matière au moyen d'une couche qui protège la matière réductrice contre l'action oxydate des gaz de refroidissement. Ces gaz passent à contre-courant sur la matière et transfè- rent de la chaleur de la zone de refroidissement à la zone de réductiono
Le procédé est illustré par l'exemple suivant :
On mélange un minerai de fer avec du coke dans la proportion de 3 à 1 et on fait passer le mélange dans un four tunnel. Le four comporte une zone de préchauffage, une zone de réduction et une zone de refroidissement et il est chauffé au moyen d'un brûleur à huile. Les gaz de combustion sont oxydants. Le mélange de matières est placé dans les wagonnets du four en cou- ches d'environ 10 cm d'épaisseur, On répand alors sur toute la couche une autre couche d'environ 1 cm d'épaisseur de minerai finement calibré.
On trans- porte la matière dans le four en la chauffant environ 2 heures dans la zone de préchauffage, environ 2 heures dans la zone de réduction et environ 1 heu- re dans la zone de refroidissement.
Au cours du chauffage, l'humidité et les autres constituants vola- tils s'échappent de la charge par la couche de couverture poreuse sans oxyder les gaz de combustion provenant du brûleur qui pénètrent dans la charge et y consument le charbon. Dans la zone de réduction, une intense production d'o- xyde de carbone gazeux a lieu dans la charge. Les gaz fortement réducteurs s'échappent à travers la couche de couverture poreuse et ils sont brûlés dans l'atmosphère oxydante se trouvant au-dessus de la couche de couverture.
Vers la fin de la zone de réduction où la température est quelque peu supérieure à celle des autres parties de la zone de réduction, la couche de couverture est frittée et forme une masse compacte sans que la charge sous-jacente ne soit frittée.
La matière passe ensuite dans la zone de refroidissement où elle est refroidie dans un courant d'air aspiré à la sortie du four au moyen d'un ventilateur dans la cheminée à l'extrémité de chargement. L'air de refroidis- sement se réchauffe graduellement et pénètre dans la zone de réduction où il sert d'air de combustion pour les gaz du brûleur.
A la sortie du four, la matière a une température d'envirion 100 C.
La couche de couverture forme une croute continue sur la charge. Elle est .fragile et se brise sous une faible pression. On tamise la charge refroidie et les morceaux de la couche de couverture pour retirer ces derniers. On les broie et on les renvoie dans le four, cette fois comme partie de la charge.
La charge sous-jacente est soumise à une opération de séparation pour en retirer le coke non brulé et les cendres. Le degré de réduction du minerai atteint 92 %. Une analyse de la couche de couverture montre qu'il y a eu une désulfuration de cette matière.
Des expériences montrent que le minerai de fer peut être réduit dans une atmosphère oxydante dans le four conformément à la présente inven- tion. Le procédé peut., par exempl, être exécuté dans un four tunnel ordinaire ou dans un four du type bogie. Du fait que l'on peut utiliser une atmosphère oxydante., on réalise une meilleure utilisation du combustible., la matière en- trant froide et sortant beaucoup plus refroidie et on consomme substantiel- lement moins de chaleur que dans les fours de réduction ordinaires d'où la matière sort très chaude.
En exécutant la réduction, par exemple dans un four tunnel sui- vant la présente invention, on obtient d'autres avantages substantiels sur les procédés usuels de réduction. On atteint un plus haut degré de réduc- tion du produit à réduirea ce degré étant essentiellement fonction de la tem- pérature dans les conditions décrites dans l'exemple, tandis que par d'au- tres procédés, par exemple la réduction dans fours rotatifs, le degré de ré- duction est limité par la tendance qua la matière à se fritter et à coller aux parois de l'appareil. Dans les fours rotatifs et les fours à cuve, les pertes de poussières du minerai et du coke sont des facteurs importants à la fois pour la production et pour la construction de l'installation.
Suivant la présente invention, il n'y a pratiquement aucune perte de poussière puis-
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que la couche de couverture empêche la poussière du coke et du minerai de s'échapper de la charge.
Pour le présent procédé, les dimensions des particules de minerai sont sans importance. Même un minerai à grains très fins qui ne peut être ré- duit dans des fours rotatifs et des fours à cuve à cause du frittage, des trop fortes pertes de poussière et du trop mauvais passages des gaz, peut être travaillé suivant la présente invention dans des fours tels que par exemple les fours tunnel.
En ce qui concerne le type et la nature de la couche de couver- ture, on a utilisé dans l'exemple précédent un minerai à grains fins de la même qualité que le minerai à réduire. La grosseur des particules de minerai de la couche de couverture étant dans ce cas inférieure au tamis de 20 mail- les. Plus les grains de minerai sont fins, plus compacte sera la couche de couverture avant que le frittage ne commence réellement et plus tôt le mine- rai commencera à se fritter. La température de frittage dépen aussi de la composition chimique du minerai, de la température et du temps.
La grosseur des particules de la couche de couverture doit donc être réglée suivant ces facteurs pour chaque qualité de minerai afin que les gaz puissent s'échap- per à travers la couche de couverture pendant le préchauffage et la réduc- tion sans que l'atmosphère oxydante ne pénètre et ainsi, quand la réduction est terminée, la couche de couverture sera suffisamment compacte pendant le refroidissement.
Dans les cas où le minerai lui-même ne peut être utilisé comme couche de couverture, on peut employer d'autres matières possédant les ca- ractéristiques nécessaires décrites ci-dessus, ou on peut ajouter à la couche de couverture des composés favorisant le frittage ou la formation de scorie.
Dans l'exemple précédent, l'épaisseur de la charge dans le four était d'environ 10 cm. L'épaisseur de la couche peut aussi être plus forte, par exemple 40 cm ; la durée de passage dans le four sera par conséquent pro- portionnellement plus longue. L'épaisseur de la couche de couverture était d'environ 1 cm. Cette épaisseur peut aussi varier et dépend de la grosseur des particules du minerai. Cependant, avec une couche plus épaisse, le trans- fert de chaleur des gaz du four à la charge sera plus faible.
Le degré de réduction de 92 % qui a été atteint dans l'exemple peut être varié en réglant la température. A une température légèrement su- périeure (10 C), le degré de réduction atteindra 95 à 100%.
Un degré de réduction élevé a une grande importance pour les con- centrés de minerai de fer pur qui sont destinés à la fusion après la réduc- tion. Pour les minerais de fer bruts, le degré de réduction est aussi très important car ces minerais, par broyage et séparation magnétique après'le traitement réducteurdonneront proportionnellement une production de fer plus grande.
Si l'on ajoute des agents désulfurants au mélange réducteur, par exemple de la chaux ou de la dolomite, le produit réduit sera désulfuré. L'ex- cès d'agent désulfurant ainsi que le sulfure de calcium et le magnésium ac- compagneront le coke, les cendres et la guangue à la séparation ultérieure.
On peut aussi réduire, par le nouveau procédé, des produits agglo- mérés tels que frittage, granulés;, etc. Des minerais et composés autres que les minerais de fer dont la température de réduction est comprise dans les limites de travail des fours ordinaires et des matériaux de construction, peuvent aussi être traités suivant le présent procédé.
REVENDICATIONS.
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