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La présente invention est relative à un procédé de grillage.' Elle vise en particulier un processus endothermique pour griller des) matières telles que des minerais de fers On sait qu'on peut mettre des processus endothermiques en pratique sur des bandes de frittage : Ces processus sont destinée à la calcination de chaux et de ciment, à l'agglomération de minerais, et au grillage de minerais de qualité si pauvre qu'il faut ajouter un combustible pour garantir la chaleur nécessaire au grillage.
La matière première et le combustible sont admis ensemble sur la bande, en même temps que des matières de retour si la nécessité s'en fait sentir ,et le combustible est allumé à 1'entrée de la bandée Par après , le combustible brûle grâce à l'addition de gaz chargés d'oxy-
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gène , comme par exemple de l'air aspiré au travers de la bande et de la charge qui s'y trouve déposée.
Il existe un autre procédé dans lequel on ne mélange pas de oombustible à la matière, mais où des gaz chauds sont aspirés à tra- vers la charge pour la griller. Oe procédé implique que la bande soit couverte par une hotte ,en substance sur toute sa longueur, alors qu'il n'est requis qu'une hotte très courte destinée à l'allu- mage du combustible dans le cas où on mélange un combustible solide à la matière.
L'avantage du grillage avec des gaz chauds réside es- sentiellement dans le fait que là matière chauffée n'est pas contas minée par les cendres du combustible; ce procédé est appliqué lors- que cet avantage a son importance.,
L'objectif de la présente invention est constitué par une combinaison économique des deux processus décrits ci-avant,
De la façon de faire appliquée jusqu'à présent, on ne peut tirer aucune conclusion pour ce qui est de l'efficacité comparée entre le mélange de oombustible avec les matières d'une part et l'u- tilisation de gaz chauds d'autre part.
On n'a pas connaissance de ce que les deux procédés auraient été appliqués de manière comparative,' c'est-à-dire avec la même matière première et essentiellement le même appareillage , la seule différence du point de vue construction étant la hotte de grande longueur pour le procédé avec les gaz chauds, hotte qui n'est pas nécessaire pour le procédé avec combustible so- lide.'
Une autre raison pour laquelle des essais comparatifs systé- matiques des deux procédés n'ont pas eu lieu réside dans le fait que le cent d'une calorie obtenue à partir de combustible solide est en substance constant pendant une période de temps donnée et en un en- dr particulier , Toutefois , le coût d'une calorie obtenue à partir d'un combustible gazeux varie dans les limites de zéro à,
150 pour cent par rapport au coût d'une oalorie produite par un combus- tible solide. Il existe des endroits dans lesquels le combustible
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gazeux est considéré comme un produit de déchet , dont le prix est nul par mètre cube ou calorie.
D'autre part , si le combustible ga- zeux est produit spécifiquement pour le procédé, le prix par calorie sera plus élevé que celui de la calorie obtenue à partir de oombus- tible solide.;
En comparant systématiquement les deux procédés , nous avons trouvé que chacun d'eux possède ses avantages et inconvénients. Le combustible solide possède un avantage majeur , en ce sens que , dans des conditions comparables, le rendement de l'appareillage par mètre carré et par jour est beaucoup plus élevé que dans le cas d'un pro- cessus aveo chauffage à l'aide de gaz.
Du minerai de fer aggloméré avec du combustible solide peut être produit l'allure de 20 à 25 tonnes par mètre carré et par 24 heures ; ces chiffres se comparent à une production de 10 à 15 tonnes par mètre carré et par 24 heures avec du combue ible gazeux. Toutefois,, dans ce dernier cas,le chauf- fage total requis est moindre qu'avec du combustible solide. Ceci peut s'expliquer peut-être par le fait que la transmission palorifi- que dans le ohauffage au gaz est matériellement'supérieure à celle @ obtenue avec le combustible solide.
En outre , le chauffage au gaz ne contamine pas la matière avec des cendres:
Il appert donc de ce qui précède que le chauffage au gaz, même à un prix de chauffage identique au combustible solide,offri- rait un avantage économique comparativement à l'utilisation de oom- bustible solide , si ce n'était le handicap de sa production réduite.
La présente invention est basée sur la découverte qu'il est possible de combiner l'utilisation à la fois de combustible solide et de combustible gazeux, tout en conservant les avantages mais en évi- tant les inconvénients de chacun des deux processus. On a trouvé par hasard qu'en substituant des calories gaz à une partie des calories combustible solide, le rendement de l'installation de grillage ne di- minue pas dans la mesure de ce remplacement . mais reste constant jusqu'à un certain point et augmente même dans certains cas. Le
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point auquel le rendement commence à décroître est déterminé par les propriétés des matières traitées , et se trouve généralement dans les proportions de chanffage au gaz de 20 à 40 et parfois même à 60 pour cent.
La partie de la chaleur totale requise qui peut provenir du combustible gazeux peut être déterminée par des essais dans chaque cas particulier. Cependant , en régle générale , le chiffre optimum peut s'exprimer en fractions de la surface totale de la bande cou- verte par une ou des hotte (s). Cet optimum est obtenu là où sont re- couverts d'une hotte 15 à 60 pour cent environ de la surface totale au travers de laquelle le gaz est aspiré .
Ceci s'est vérifié dans le cas de toutes les matières soumises aux essais, notamment les minettes oalcareuses et siliceuses , les poussières de gueulard , les pailles de laminoir, la chaux , le ciment ,le phosphate, la dolo- mie , les pyrites grillées ,les concentrés magnétiques,les minerais de Mesaby ,les minerais indigènes d'Angleterre , les fines du Véné- zuela et les minerais allemands.
Jusqu'à cet optimum , le rendement reste au moins constant alors que la consommation totale de chaleur diminue considérablement, de sorte qu'on réalise une économie , même bien que les calories ob-' tenues à partir du combustible gazeux soient d'un prix plus élevé que celles obtenues à partir du combustible solides
La courbe pleine tracée sur la figure montre sohématiquement et à titre d'exemple le rendement spécifique net de l'appareillage par mètre carré et par jour,obtenu avec un certain minerai de fer, à la fois lorsqu'on utilise respectivement du combustible solide seul ou du combustible gazeux seul et lorsqu'on combine les deux mé- thodes de chauffage en proportions différentes.
Le rendement net de l'appareillage signifie la quantité de minerai brut mise réellement en oeuvre et/ou la quantité d'aggloméré terminé respectivement. Etant donné que dans tous les procédés d'ag- glomération , il est nécessaire de procéder à une addition importante de retours , c'est-à-dire de matières déjà traitées , à la matière première , le rendement réel est diminué proportionnellement par cette
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addition de retours.
La ligne pointillée a' indique le rendement qui pourrait être obtenu pour le même minerai, calcule théoriquement suivant la loi des mélanges. Il est évident 'que , si on applique le processus de travail suivant l'invention , le rendement est toujours plus élevé que ce qui était prévisible en théorie.
Les courbes b et b' de la figure, tracées au trait mixte, montrent les résultats obtenus avec certains autres minerais, Le ren- dement est non seulement constant lorsqu'on remplaoe une partie des calories produites par du combustible solide par des calories prove- nant d'un combustible gazeux mais il accuse même une légère augmen- tation.
Cet accroissement du rendement net de l'appareil est dû au fait qu'avec le processus de travail suivant l'invention,il est pos- sible de réduire la quantité des retours , ce qui majore le rendement net dans la même mesure.'
De plus on a trouvé aussi que la consommation calorifique ne décroît pas linéairement par rapport au pourcentage de calories fournies par le combustible gazeux suivant la ligne o' , mais de ma- nière beaucoup plus accentuée , à savoir suivant la ligne c.
Dans une formule d'application particulière de l'invention le combustible solide peut aussi être brûlé sous la hotte. Dans ce cas , il est.nécessaire d'utiliser un gaz ayant une teneur en oxygène suffisant à brûler le combustible solide, ou bien envariante de faire fonctionner un brûleur à gaz et de prévoir une admission sup- plémentaire d'air sous la hotte,'
Dans une autre formule d'application de l'invention , le mé- lange contenant l'oxygène n'est pas produit en brûlant un combustible solide ou liquide aveo un excès d'air mais les oalories sont produites sous forme gazeuse à l'aide d'air pur pré-chauffe par un échange thermique indirect avec des gaz chauds.
Les exemples suivants montrent les avantages de la présente invention par rapport aux procédés connus à ce jour.,
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Exemple I - Ancienne méthode
Par heure, 42 tonnes d'agglomérés sont produites sur une bande d'une surface de 50 m2 . Le mélange à agglomérer est constitué comme suit:
EMI6.1
<tb> - <SEP> minettes <SEP> calcareuses <SEP> et <SEP> siliceuses <SEP> ... <SEP> approximativement <SEP> 75%
<tb>
<tb> - <SEP> poussières <SEP> de <SEP> haut-fourneau <SEP> .......... <SEP> " <SEP> 15%
<tb>
<tb> pailles <SEP> de <SEP> train <SEP> et <SEP> fines <SEP> de <SEP> minerai
<tb> avec <SEP> en <SEP> plus <SEP> 20% <SEP> environ <SEP> de <SEP> retours... <SEP> " <SEP> 10%
<tb>
A ce mélange ,on ajoute environ 120 kgs/T de fines de coke d'un pouvoir calorifique de 5.500 kcal/kg . .- La consommation calori- fique est donc de 120 x 5,500 = 660.000 koal/T d'aggloméré. Le ren- dement de l'installation d'agglomération est de 20 T/m2 par 24 heures,
On évalue à S 2 environ un million de kcal provenant de fi- nes de coke, Le côut du combustible est donc de 0,66 x 2 = S I,32.
Exemple 2 - Méthode actuelle
Suivant la présente invention, on a utilisé la même bande même d'agglomération qu'à l'exemple I avec le','mélange. L'addition de fines de coke est toutefois ramenée à 75 kgs/T. On n'a modifié ni l'allure d'alimentation ni la production. On a fait face aux besoins calorifiques totaux par la combustion complémentaire de 100 m3 de gaz de haut-fourneau par tonne d'aggloméré. Le gaz de fourneau a un pouvoir calorifique de 1.000 kcal/m3.
La consommation calorifique totale est donc de :
EMI6.2
<tb> 75 <SEP> x <SEP> 5.500 <SEP> kcal/kg <SEP> ..................... <SEP> 410.000 <SEP> koal
<tb>
EMI6.3
100 m3 de gaz de H-F de 1000 kcal/m3 Joo.000 n
EMI6.4
<tb> Total <SEP> 510.000 <SEP> kcal
<tb>
L'économie de calories par rapport à. l'exemple I ressort donc a I50.000 kcal/T, d'aggloméré. Le gaz de haut-fourneau a un prix approximatif de S 2,50 par million de kcal.
Le cout du combustible dans l'exemple 2 est donc de:
EMI6.5
0,4I x 2 (coke)..............................S opsz O,I x ,5 ( gaz de haut-fourneau) ...... 6.006 0,25
EMI6.6
<tb> Total <SEP> S <SEP> 1,07
<tb>
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Ceci prouve qu'il est possible , en dépit du prix plus élevé du gaz de haut-fourneau , de réaliser une économie sur les frais de chauffage , tout en maintenant inchangé le rendement de l'installation.
Le tableau ci-après donne un bref rappel des résultats obte- nus
EMI7.1
production Oonsomma.tion
EMI7.2
<tb> tonnes <SEP> m2 <SEP> @ <SEP> calorifique
<tb>
<tb>
<tb> en <SEP> 24 <SEP> h. <SEP> kcal/tonne
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> A) <SEP> Méthode <SEP> ancienne <SEP> :
<SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> I) <SEP> combustible <SEP> solide <SEP> seulement <SEP> 20 <SEP> 660.000
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2) <SEP> combustible <SEP> gazeux <SEP> seulement <SEP> 12 <SEP> '1-60 <SEP> , <SEP> on- <SEP> 0 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> B) <SEP> Calcul <SEP> théorique <SEP> suivant <SEP> la <SEP> loi
<tb>
<tb>
<tb> des <SEP> mélanges <SEP> pour <SEP> le <SEP> rapport <SEP> u-
<tb>
<tb>
<tb> tilisé <SEP> de <SEP> combustible <SEP> gazeux/ <SEP> 18,4 <SEP> 621.000
<tb>
<tb>
<tb> solide <SEP> (20%)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> C) <SEP> Invention <SEP> 20 <SEP> 510.000
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> @
<tb>
Comparativement au procédé qui n'utilise que le chauffage au gaz ou au coke , le procédé de l'invention permet aussi d'obtenir très souvent une matière en morceaux plus gros,
et il est donc pos- eible de diminuer la quantité des matières de retour , ce qui , par conséquent , augmente dans une certaine mesure le rendement de l'appa- reil.
Un autre avantage du procédé suivant la présente invention réside en ce que , lors de l'agglomération de minerais de fer,on ob- tient un aggloméré d'un degré d'oxydation supérieur à celui obtenu dans le cas des procédés qui n'utilisent que des combustibles soli- des seulement ,c'est-à-dire un aggloméré avec teneur plus élevée en Fe2O3 , qui a la préférence des opérateurs de fourneaux.:
Il faut veiller soigneusement aux températures de fusion des minerais lors de leur agglomération. En d'autres termes,la tempéra- ture des gaz de chauffage doit être choisie en tenant compte de ces
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minerais.
En vue de régler la température sous la hotte , on peut avoir recours à de l'air frais ou à des fumées des appareils d'ag- glomération ou d'autres appareils;
Ce qui précède donne description des moyens utilisés en vue d'atteindre l'objectif à la base de l'invention*
REVENDICATIONS.'
I) Un procédé pour le traitement de matières sur une bande de frittage, consistant à mélanger un combustible solide à la matière et à le brûler en vue de fournir une partie de la chaleur requise pour le processus , et à faire passer du gaz chaud au travers de la charge de façon à fournir de 20 à 60 pour cent de la chaleur totale nécessaire.
3) Un procédé pour le traitement de matières sur une bande de frittage, consistant à mélanger un combustible solide à la matière , et à le brûler en vue de fournir une partie de la chaleur requise pour le processus et à faire passer du gaz chaud au travers de la charge de façon à fournir de 20 à 60 pour cent de la chaleur totale nécessaire, le dit gaz chaud ayant une teneur en oxygène suffisante pour maintenir la combustion du combustible solide,
3) Un procédé pour le traitement de matières sur une bande de frittage,consistant à mélanger un combustible solide à la matière, et à le brûler en vue de fournir une partie de la chaleur requise pour le processus et à faire passer du gaz chaud au travers de'la charge de façon à fournir de 20 à 60 pour cent de la chaleur totale nécessaire,
le dit gaz chaud ayant une teneur en oxygène suffisan- te pour maintenir la combustion du combustible solide, et consis- tant encore à brûler le combustible avec un excès d'air pour produire le gaz chaud,
4) Un procédé pour le traitement de matières sur une bande de frittage, consistant à mélanger un combustible solide à la matière, et à le brûler en vue de fournir une partie de la chaleur requise
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pour le processus et à faire passer du gaz chaud au travers de la charge de façon à fournir de 20 à 60 pour cent de la chaleur totale nécessaire le dit gaz chaud ayant une teneur en oxygène suffisante pour maintenir la oombustion du combustible solide ,auquel cas de l'air préchauffé est utilisé comme gaz chaude
5)
Un appareil d'agglomération comprenant une bande de frittage pour les matières à agglomérer et une hotte oouvrant de 20 à 60 pour cent de cette bander