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PROCEDE POUR FONDRE DES MINERAIS DE FER.
Pour faire de la fonte de fer en utilisant une scorie basique il est généralement nécessaire dajouter aux minerais de fer et au coke, m matériau formateur de scorie qui, avec la gangue du minerai et la cendre du coke formera une scorie qui, sans être trop visqueuse à la température qui règne au coeur du haut fourneau, soit assez basique pour absorber la plupart du soufre qui entre avec la chargeo Parce que la gangue des minerais et la cendre du coke sont généralement acidesla matière formatrice de scorie comprend la plupart du temps des minerais basiquesprincipalement de la pierre à chaux.
Pendant la descente de la charge dans la cuve elle séchauffe.
Eh même tempsune réduction des oxydes du minerai par les gaz réducteurs ascendants est commencée au sommet de la cuve. Comme la gangue du minerai et la cendre du coke ne réagissent pas avec la pierre à chaux ajoutée, jusqu'à ce que la température soit assez haute les réactions de formation de scorie nont lien que dans une phase ultérieure due au fait bien connu que des réactions entre phases solides sont très lentes. Par suite les réactions de formation de scorie ont lieu dans la partie la plus basse du haut fourneau. Le temps pendant lequel la scorie finale peut réagir deviendra par suite si court que les réactions désirées ne peuvent se développer au point qu'on le voudrait.
Il est déjà connu d'ajouter de la pierre à chaux finement moulue aux concentrés de minerai de fer avant concrétion (frittage) en vue d'obtenir un produit concrété, jouant par lui-même le rôle de flux. Alors une certaine quantité de silicate de calcium est formée déjà pendant le processus d'agglomération.
On a proposé aussi, dans le but Indiqué, d'ajouter en même temps de la scorie de haut fourneau, en retour.
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Un phénomène qui résulte de ces étapes est que la pierre à chaux et la scorie étaient amenées à réagir avec le minerai en phase quelque peu plus favorable-, mais néanmoins il n'a pas été possible, par les procédés connus, d'obtenir une désulfuration satisfaisante, de récupérer du manganèse et d9avoir une bonne teneur de carbone dans la fonte de fer.
On obtient ceci par la présente invention qui expose un pro- cédé fondé sur un principe entièrement nouveau.
Suivant la présente invention, une faible teneur en soufre de la fonte de fer, une bonne récupération du manganèse dans le haut four- neau et une bonne teneur de carbone dans la fonte sont obtenues sans relier le processus à aucune démarche pour produire un agglomérat ou produit con- crété jouant le rôle de flux. Suivant ce procédé nouveau et perfectionnée un agglomérat est produit, dont les composants producteurs de scorie, quoi- que contenant des éléments basiques, sont considérablement plus acides qu'une scorie ordinaire de haut fourneau. La basicité nécessaire pour la de*'sulfuration sera atteinte dans une phase ultérieure du processus de fu- sion,lorsque de la pierre à chaux obtenue par masses isolées ajoutées à la charge réagiront avec la scorie à haute température.
La scorie acide pri- maire formée dans l'agglomérat est aisément fusible et fortement réagissan- te et absorbera de grandes quantités d'oxydes de fer de l'agglomérat ou pro- duit concrété (fritte) avec lequel elle est en contact étroit. Le contenu en fer de la scorie, cependant, sera rapidement réduit du fait du contact intime avec le coke et de 1?atmosphère réductrice, après quoi la scorie aci- de peut réagir de nouveau avec de nouvelles quantités d'oxyde de fer. De cette manière le processus de'réduction dans le haut fourneau commencera dans une étape tout-à-fait initiale et elle sera également accélérée, avec l'ef- fet que la réduction sera terminée dans une étape se plaçant plus tôt que dans le procédéconnue ce qui produit une scorie finale avec une pression d'oxygène plus faible.
Comme conséquence de la faible pression d'oxygène on a que le rapport [MnC] c'est-à-dire le taux de récupération de manga- (MnO) nèse sera exceptionnellement favorable et aussi que la teneur en carbone de la fonte sera élevée.
La capacité d'absorption de soufre d'une scorie basique au- trement donnée est, toutefois, dépendante d'une manière tout-à-fait décisi- ve de la pression d'oxygéne, pourvu que la teneur en FeO soit basse, ce qui est le cas avec les scories basiques de haut fourneau (voir Chipma.n:Me- tal Progressa décembre 1952). La faible pression d'oxygène de la scorie finale provoquera aussi une augmentation du rapport (S) ceest-à-dire [S] que la teneur en soufre dans la scorie augmente en proportion de la teneur en soufre dans la fonte, comparativement à d9autres procédés. En conséquen- ce, la teneur en soufre de la fonte sera exceptionnellement basse, pourvu que la quantité de scorie et la basicité de la scorie finale soit normale.
Ces avantages mentionnés ont été obtenus en mettant le mine- rai de fer, avant son chargement dans le haut fourneau, en contact intime avec une matière productrice de scorie, de qualités spécifiques. La compo- sition et la quantité de cette matière sont déterminées suivant l'invention par rapport à la gangue du minerai de fer, tandis que la composition de la scorie finale est réglée en ajoutant de la matière formant de la scorie ba- sique à la charge.
L'addition de la matière produisant de la scorie, mentionnée en premier lieu, propre à agir dans une étape qui se présente tôt, avec la gangue du minerai et avec les oxydes de fer, sera effectuée le plus convena- blement en rapport avec la transformation des concentrés de minerai de fer en pains ou coupes par un procédé tel que frittage, mise en boules,agglomé- ration ., etc... La matière formatrice de scorie peut avantageusement être ajoutée à 1-'état finement moulu et consiste en partie ou entièrement en si- licates tout prêts, par exemple en scories métallurgiques.
Même si ces sco-
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ries tout comme les fines de coke employées pour la concrétion ou le fritta- ge contjennent quelques pourcents de soufre, une concrétion avec une faible teneur en soufre peut être aisément produite en gardant la grosseur de grain des matériaux bruts ¹ 3 mm. '
La composition de la matière formatrice de scorie sera choi- sie de manière à donner au produit de la réaction avec la gangue du minerai de fer un point de fusion franchement bas et en outre de le faire tel qu'il devienne plus acide que la scorie finale désirée donnant lieu à une capaci- té suffisante de dissolution de FeO.
Suivant 19invention, le produit de la réaction devra, pour autant qu'on considère les éléments les plus importants,
Si02' A1203 et CaO, se trouver à 19 intérieur de la région pointillée A-B-C-
D-E-F du diagramme ternaire CaO - Si02 - A1203 montré sur le dessin ci-anne- xé. Ladite région est comprise dans une zone bordée par les lignes de pourcen- tages correspondant à 5 % et 25 % pour A1203, 40 % et 66 % pour Si02 et
18 % et 46 % pour CaO.
Dans le diagramme la région des scories de haut fourneau ba- sique (BBS) a également été indiquée en-dessous de la région prémentionnée du dessin. La région de deux liquides est désignée par TL ; G signifie gis- tobalite et T signifie Tridymite.
Les pourcentages d'autres éléments formateurs de scorie tels que Mg0, alcalins, Ti02 seront maintenus à leurs valeurs normales.
Il est évident que le but de l'invention est d'obtenir une meilleure désulfuration, une meilleure récupération de manganèse et une plus forte teneur en carbone dans la fonte, avec une basicité normale de la scorie finale de haut fourneau, en combinaison avec le chargement du haut fourneau distribuant les éléments scorifiants nécessaires, de manière spéciale. Il sera aussi observé spécialement qu'en conduisant le haut fourneau suivant l'inventionla basicité de la scorie finale peut être augmentée, sans compliquer la marche du haut fourneau. De cette manière on obtient une teneur de soufre extraordinairement faible dans la fonte.
Dans des procédés connus lorsqu'on permet à une scorie fortement basique de réagir avec des oxydes de fer, on a une fusion d'un caractère tel qu'avec la réduction progressante des oxydes de fer, le point de fusion et la viscosité de la scorie augmentent, ce qui donne lieu au "dépôt de chaux" bien connu. Ce phénomène se produisant pose par suite une limite à la basicité de la scorie.
Ledit grave inconvénient est évité par la présente invention diaprés laquelle des oxydes de fer sont dissous dans une scorie plus acide dont la qualité est telle que le point de fusion et la viscosité diminuent à mesure qu'avance la réduction du fer. La scorie finale très ba- .sique n'est pas formée tant qu'on n9a pas atteint une phase plus tardive où la réduction du fer est.- très avancée et où il y a moins de danger de "dépôt de chaux". En conséquence on peut employer une scorie finale plus basique, suivant le présent procédé perfectionné.
Comme exemple de résultats obtenus en pratique par ce procédé, on peut donner les chiffres suivants : 1) Commençant avec des concentrés de minerai de fer typiquement acide auxquels sont ajoutés des matériaux formateurs de scories convenables, on a fabriqué un produit concrété répondant à l'analyse suivante sio2 = 8,58 % a1203 = 2,84 %
Ca0 = 5,19 %
Mg0 = 1,09 %
Fe = 57,34 %
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Mn = 0,085 %
P = 0,034 %
S = 0,004 %
Degré d'oxydation 98,61 %
La composition de la gangue du produit concrété était la suivante en prenant les % Si02 + % A1203 + % CaO = 100 %
Si02 0,58 % 51,7 %
A1203 = 2,84 % = 17,1 %
Ca0 = 5,19% = 31 2 %
16,
61 % = 100 %
Cette composition est indiquée au diagramme annexé (CaO Si02 - A1203) par le point "P".
Dans le processus de fusion on utilisait un coke ayant 1,12% de soufre.
2) La composition de la scorie de haut fourneau finale, dont l1 Quantité était de 400 kgs/tonne de fonte, était la suivante : Si-02 29,92 % A1203 = 15,09 %
CaO = 46,63 %
Mg0 = 6,71 %
Mn0 = 0,21 % s = 3 ,05 % 3) Aanalyse de la fonte obtenue :
C = 4,43%
Mn = 0,84 % si = 2,86 %
P = 0,064 %
S = 0,008 %
De ce qui précède on peut calculer les faits suivants :
Teneur en soufre de la scorie (S) 3,05 - -------- - -------- - - - ---- = ------ @ 380 Teneur en soufre de la fonte [SI 0 ,008 Quantité de manganèse dans la fonte 0,84.1000.100.1,29 Quantité de manganèse dans la scorie 100. 0,21. 400
8,4kg o 65 kg correspondant à une récupération de manganèse de
8,4.100 @ 93 %
8,4 + 0,65
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Il a été possible de maintenir la teneur en soufre, en fonctionnement continu, à moins de 0,006% et dans certains cas de rabaisser à 0,003
REVENDICATIONS.
@ 1. Procédé pour fondre des minerais de fer à grains fins qui, à leur transformation en blocs ou loupes sont mélangés intimement à des matières formatrices de scorie, comprenant l'étape de régler la composition et l'addition desdites matières formatrices de scorie de manière à ce que le produit de la réaction produite entre eux et le minerai soit, quand aux teneurs en CaO, A1203 et Si02 du diagramme ternaire, dans une région comprise entre des limites déterminées par les lignes de pourcentages du diagramme : 1,8 % et 46 % pour CaO; 5 % et 25 % pour A1203; 40 % et 66 % pour Si02.