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Promation de fonte brute et d'acier à partir de minerais de for et de matières résiduaires contenant de l'oxyde de fort dans un procédé à deux phase*.
Indépendamment du procédé de formation de font* brut* dano les haute fourneaux, on connaît plusieurs procédas en vue d'obtenir du fer à partir de matières résiduaires et de minorais Contenant de l'oxyde de fer. Ce procédé a pour but, d'une part, d' employer, pour la formation dix fer, des agents de réduction moins chers au lieu du coke métallurgique nécessaire pour le procède au haut fourneau et, d'autre part, d'utiliser, pour la formation du fer, des fines de minerai.
ou des matières résiduaire. contenant de l'oxyde de fer, par exemple ceux des usines d'alumine (boue rouge) et des usiner d'acide sulfurique (résidu, de combustion), obtenue sous une forme divisée très finement, car ils ne peuvent être employa pour les haute fourneaux que moyennant un prétraitement coûteux. Ce procède peut être subdivisé dans les groupes suivante s
1. Briquetage des fines de minerai et de charbon, puis fusion dans des fours approprias, par exemple dans des bas fourneaux ou dans des tours tubulaire. rotatif a.
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2. formation d'un mélange p&teux de loupée de fsx' *1 de 4corien à partir de fines de aineral et de ohnrbon par traitement aux rouleaux dans le totir tabulaire rotatif 4t séparation de* loupe* et des oooriot après refroidissement# au moyen d'une séparation can.t1ue.
3. formation àune bout de ter' partir de fin@* de m1n.r par réduction uvec Jo. %-auto de réduction 80114e. ou gsaaux danm un prootidi à lit tourbillonner* dans ua four tubuluir-o rotatif ou un autre tauur appropria 4,...nt\&.1- lement avec séparation man4tiquI u1t.r1..
4. Formation d'un laitier de ter, dMM 1"ut1 le for existe etlesntiellemialt ou complètement sou4 tOZ"818 <14mantai- ro# à partir de lintii de minerai ou 4* tières rjmidualreoé par réduction avec du charbon ou don n1. de réduction gazeux, dans différente types 1o four, de pr't4rluol 4ana un tour tubulaire rotatif, t puis ùnion de os laitier# srt VU* de la 8épartion liquida du ter ot des 800r1e.. gonforadmtgt aux différentaa propt10n't cette fusion doit Otre etteOtU41 dans un four électrique# un bau fourneau# un oubilot ou Un
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four à. sole rotative*
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La présente invention appartient au 6nupe 4 de* pro-' cédés préoitâs.
Suivant la présente invention# à partir de fines de minerai. ou de matières résiduaires oontn.'nt de l'oxyde de ter, on forme tout d'abord, de façon connue ywr réduction avec du charbon ou des gaz ridactsuro, un laitier dans lequel le fer existe presque complètement nous tor- de métal réduit. Pour obtenir cette réduction pou ad | suivant l'expérience, il convient d'ajouter autant de otlrbone qu'il en faut suivant l'équation s le203 +3<W-2* +3CO2 On ajoute ewantaousnont un peu plue de oMrbone, afin de compenser lea faible. 1DtluGnoei éventuelle d'oxyda- tion par lea gaz chaude du four. gitte réduction peut être
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effectuée dans un des four 3 décrite dans la littérature mail.
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pour ce procède, on emploie principalement le four tubuittire rotatif.
En effet, c'est dans ce four que.l'exploitation de la chaleur est la plus favorable et que le laitier eat obtenu en une fine structure désirée. Suivant la présente invention, la fusion ultérieure du laitier de fer cet effectuée dans un
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lit tourbillonnaire foraé sur une couche de ooke lno4sraen-. te.
En insufflant de l'air dans la couche de coke, on obtient une température supérieure à la température de fusion des
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scories et du fer. les gaz réeiduairee quittant la oouqho de coke impriment un mouvement tourbillonnaire au laitier de fer tombant du four de réduction sur la couche de coke et ainsi, il se produit un échange de chaleur intensif, de mime qu'une fusion rapide de la charge de fer.
le gouttelettes
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de la mase fondue decoendent en ruisatlant à travers la couche de coke incandescente, alaoo=ulent au fond et ne séparent en fer liquide et en scories liquidée. On retire
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les deux de façon connue, par exemple a ouate on le pratiqua dane les hauta fourneaux ou le foure à cuve de fonderie, Pour obtenir une bonne utilisation de la 1ml eur et en vue d'utiliser une quantité de coke aussi faible que pos- aible,
il faut maintenir la charge de coke dame le four de fusion à un point tel qu'il se propice simplement un* réac-
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tion de 1* oxygène de l'air insufflé avec le earboce, pour forcer de l'anhydride carboalque, maie que, fur ooutr#, il ne je produise pas ou du moine qu'il s1 W produise qu'une faible ré4utior. entre l'anhydride carbonique tor*4 et le charbon, avec ferc-ation d'oxyde de curions, Dans et oasf la 9rita: de l'air insufflé, de t<ae que sa t4j:pdrât'ïlre sont ipcrt,.u.a, loua ces trois facteurs doivent tirs déterminés l'un -pur rapport à 1* autre , 9 de fagna à assurer l'effet décrit oi-4e<ntjje.
Stat doejie que des licites plus étroites sont lit vitesse du euzi, puisque boule le laitier de le fer en petite norceajc doit Ozzla sulsé d'an russnt tour. bille nnaire, la charge de coke ou à la zs...
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jeure partie de cette dernière, on part généralement d'une charge de coke d'environ 30-50 om de haut, mesurée sur le plan d'insufflation de l'air. Comme on l'a dit ci-dessus, cette hauteur de chargement dépend de nombreux facteurs, principalement de la oonstruotion du four, de sorte qu'elle doit être réglée pour chaque cas particulier*
Dès lors, on constate qu'il importe de prévoir une ' limite supérieure pour la grosseur dea grains du laitier de fer,
de môme qu'une limite inférieure pour celle du ooke.
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D'autre part, il est également souhaitable que le lai ite.r de fer contienne également des constituants pulvérulents, qui ne sont pas maintenus dans le lit tourbillonnaire, mais qui sont renvoyés dans le four de réduction. C'est pourquoi, avec un produit de charge pulvérulent, on fritte le produit de réduction en petits granules dans la-zone avant du four de réduction. Au cas où cette opération ne serait pas posai*, ble par suite des propriétés et de la composition des matiè- res premières, on transforme avantageusement le produit de charge en morceaux d'une grosseur maximum de 20 mm., de pré- férence de 10 mm maximum, par granulation, broyage, brique- tage ou autre façonnage.
Dans ce cas, le tour doit fonction- ner de telle sorte qu'il n'y ait aucune autre priée en masse de ces granules dans la zone de frittage du four de réduc- tien. Lorsqu'on charge un produit en forme de bots , il se
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force général econt des agglomérés en petits morceaux de la grosseur désirée.
On fait passer les aos Naidu!<1r.. qt11ttu" la coucha tur111onnaire à une température de 1100-1)00*0 traT 3 s le tour tabulaire rotatif, ou la majeure partit de sa oha- leur et utilisée, de préférence, pour effectuer 3.<n r'4uc. tio:, résiduelle ayant lieu dans la section avant du :tour tubulaire rotatif.
Grâce a l'air insufflé en sfas tep, les gcz de réduction ainsi Or:é8 et contenant de 1toede de car Ion* sont: tra-i èo sur la clergé du four tahula1.re ro- @
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tat1t, de le sortes on récupère de l'énergie en vue 4fatlec- tuer la réduction dans un secteur, Ce processus bout connu* d'epree le procédé détaillé ai-dessus au point 2 et dan* *#* quel le* gaz formée lom de la r4duotion et contenant de l'oxyde dé carbone !ourD1.ul.n 1'éaergit sidotasaire Pour ef- teotutr la réduction dane d'autre* aast3,ors de réduction ou pour chauffer le produit ohor4 dans le tour. fou1.oto1I1, daua ce dernier proc4dig oonu'a1...mtnt celui de 1 pia*&9
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invention, on effectue la réduction du réduit du four rota-
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tif par chauffa* avec un oo=.b\1AlUble. la prac3d.
suivant la présent* 1hVtn'ion suppose un* réduction poujaie daM 3.e four tubulaire rotatif car, dont
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le four à lit urbi11onna1r. de oOkt, 4.o1"1t, 1. ,rac*aus de tusicn et déroule en une tria oourta pàriodet pendant 1 la- quelle une réduction :résiduelle, D40..a1r. en cas de pr4. réduction insuffisant , ne pourrait p.r et produira au degré 'levé désirée O'est pourquoi, il importa que le .'lange de minerai et de charbon 4oit en graine ausai fin que Pot- sible, car alors la réduction a lieu oonvo bl4mente 0108't pourquoi, pour os procédé, on peut employer tous les minerai* de fer à grains f1nu, en particulier les minerai de fer qui, par leur nature, ont une structure à grain* tins et qui#
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sous cotte forme , ne conviennent pas pour le procède aux
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hauts fourneaux.
De plus, à oet effet, on peut employer dois
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matières résiduaires contenant de l'oxyde de fer et prove-
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nant des industrie. les plus d1vtrue.. ces matières étant généralement obtenues noua un état divisé très finement dew
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lors, elles ne peuvent être chargée dans un haut fourneau
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qu'après un prétraitement coûteux. Parmi ose matières réel- duaires contenant de l'oxyde de fer, il y as par exemple,
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les résidus de pyrite, le résidu insoluble de la. fabrication d'alumine suivant le procédé Bayer (Bout rouge), les bouta
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formées lors de la réduction du z.trolaenx,tie en aniline au moyen de fer, de même que les produite de oalo1n1u obte- nus lors du traitement du sulfata de for formé occme xout-
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produit de la fabrication du blanc de titane.
On artanta8e *#*" tlQ1er de ce procédé raide dans le fait que la haut. te near en eau de la plupart de ces résidus ne présent;$ avoua inconvénient, car lea boues mélangée a avec la quantité gaz oeaair8 de fines de oharbon peuvent 4tre munies 1reote..t à l'entrée du four tubulaire rotatif, ce qui permet d'8xPlo1- tsr au maximum la chaleur des gaz résiduaire du four de ré- diction. De la sorte, on obtient une utilisation esctraordi- mûrement bonne de la chaleur et ainsi, il n'est plus neoea-' saire de recourir 4 un adcheur séparé pour le séohnge de oes boues.
L'addition du coke nécessaire pour le procédé de fu- sion s'effectue avantageusement avec celle du produit de charge à l'entrée du four de réduction* De la sort*$ le coke est préchauffé à la même température que selle du laitier de fer formé dans le four de fusion, ce qui accélère davantage
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le processus de fusion et maintient une eoaaommation spéci- fique en coke aussi faible que possible.
Le fait surprenant et l'originalité de ce mode opéra-
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toire vis-à-vis dea autres procédés réside en ce que, étant donné que les gaz quittant le four de fusion sont presque exempta d'oxyde de carbone et autres gaz de réduction, d'une part, la consommation spécifique en coke est faible et, d'au- tre part, marne lorsqu'on charge de l'air froid sans enri- chissement d'oxygène, on atteint une température à, laquelle on peut séparer, à l'état fondu et liquide, des laitiers
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prérédu1ts à partir de minerais de fer riches en pierraille et de moindre de valeur, de même qu'à partir de matières résiduaires contenant de l'oxyde de fer, comme par exemple de la boue rouge.
Comme on le sait, par suite de sa haute teneur en pierrailles et de sa haute température de fusion
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de 1300-1400pQ, la boue rouge n'a pas encore subi, jusque présent, de traitement métallurgique à l'échelle industriel. la. En outre, la formation de fer de la manière décrite à
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partir de minerais de fer pauvres en pierrailles constitue
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un important progrès technique car, indépondunraant de l'in- troduction possible de charbon de réduction bon marché au '.lieu de coke (haut fourneau) ou au lieu de gem de réduction, de même qu'indépendamment de l'introduction potnxibit de fi-
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ne de minerai, ne pouvant être traitées aux hauts fourneaux
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qu'après un traitement préalable, il n'eet plujf néoeeaulre
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;
, de prévoir un préchauffage de l'air de combustion et/ou un
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enrichissement avec de l'oxygène, tandis que les gaz rémidumi. res provenaniidu four de réduction mont pratiquement exempt*
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d'oxyde de carbone et d'hydrogène, ce qui sueur* une bonne économie de chaleur. C'est en cela que réside la différence
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avec le procédé décrit dans la demande de brevet allemand ne 1.086. 256, ou l'on fait fondre, sur un lit de coke incundew
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cent, un minerai de fer préréduit avec des ton de réduction.
Toutefois, dans ce procédé, on insuffle le minerai de fer . préréduit avec le combustible ou le 9 gats de oombueti4n, de ; mema qu'avec l'air préchauffé enrichi d'oxygène au-4eaou du ' lit de coke et ainsi, on le f&4t fondre, le sas rei4uc,ire4 de ce four de fusion contenant de trea grande quantité d'oxyde de carbone et d'hydrogène. r ce cou, le lit de coke chauffé na sert qu'à effectuer In oéctaimtioa du fer, ;
Dans le procédé auivanc la demaneu de broyât allss# r4 r.0 1. 086.256, l'tdr Je oocbartioa doit 8tre ab.a.t' 1 600*c et en outre em'iohi d'oxygène, bien que l'on obturée -it ml. neraia se hute valeur (150 kg de aaorisa pour 1000 kg 4e foste brute? tttalia qu' , <IsnM le procède dw lot jrant.w invention, rame lora da t: aitoat tailycrgitus de toue rouges qi il ou fors* w.74t kg de scorles pour 1.000 kg de focta brute, il ne eut recourir ni à un priohuufafe de lotirg ni un criciil4aeE.3st la Iloz;e)jrA.
Le dess:.:. e.-. aexe :.2:.astr 1 rl.?.ssution ïs'e.ti'. du la le. 2?é&*zz* invention. Par un< goulotto 4<t ch:j'.e=.9M 2, on cl:e-r a# O4al-b 1 four tutul lre rotatif d tt
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type habituel 1, un mélange de fines de minerai ou de matiè- res résiduaires contenant de l'oxyde de fer, de fines de
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charbon et éventuellement de fondants, sous forme de pOU8... sibreu ou de boue ou encore sous forme agglomérée, avec des grains d'une grosseur allant jusqu'à 20 mat., de préférence, jusqu'à 10 mm. En môme temps, on charge la quantité néoe8aai re de coke en gros morceaux. Dans la section arrière 3 du four, a lieu l'évaporation de l'eau adhérente.
Dans la sec- tion (4) du four, on retira les constituants combustibles volatils.du charbon et on les brûle sur place par un système correspondant du four, l'énergie contenue dans ces cons- tituants étant exploitée pour le procédé. Afin de brûler ces constituants combustibles, les gaz du four doivent encore avoir, à cet endroit, une teneur correspondante en oxygène Qui il faut insuffler de l'air supplémentaire à cet endroit, au moyen d'un ventilateur 5 adapté au four.
La réduction de
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70203 en Fe a lieu dans la zone 6 et, en ï1UiS de '002 $ il dégage également du 00. 'Bout comme les oQna1i1Wan"" gazeux du charbon de la zone 4, cet oxyde de carbone est également brûlé sur place, l'oxygène nécessaire à cet effet étant in-
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sufflé sous forme d'air à l'intérieur du four par une ttfyèrs 7 ou 13:'.1' un ou plusieurs ventilateurs 8 adaptes au four. la char ,±4 considérablement réduit* du four, de %#me qu.
Io coke ohsuffé tombent du four tubulaire rotatif dans lit chambre ultérieure 9 rovltue d'une maçronnerie réfractaire oorrespon- ai.nte 10 A peu près à mi-hauteur, cette chambre comporte plusie,trs tuyère;:: d'insufflation d'air 11.. par lesquelles l'&ir chaud ou l'air froid eat insufflé dam* le four à par- tir d'uM conduite annulaire 12. Dans la partie 1ntén. ' de la châtre es trouve une couche de fer liquide 13, 8t, ' ce-%,te une couche de scories 11qui,... 14. pou,,.
V1\.'t µtre àiuivtnt lea uêoea11;'...par 1f'8 orifices corr&?odt<s 15 ou 16. Sur les Bcoriea), flotte le lit de cota 17, a.-intera à l état 1ncandebcan1t *t à 1&M tempértare! @
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de 1300 C par l'air insufflé* par 12 4t 1,. Sur cette etiere de coke 17, se foma le lit tourbillonnaire 18, constitué du lK1tiu de fer en petite morceaux venant du four de réduc- tion et muinteru on mouvront tourbilleanaire par le* du± 1"Js1d).,1r. chaude quittant la charge de coke* Par@ uuita de la température élevés de gai r..1d1r..
quittant la cher go de ooke 17, de t¯e que par mite du rayonnement de 1 00\101.0 de coke et du contact en parti direct des globules de laitier ae fer en tourbillon avua le odté supérieur de la couche de coke inoandeeoente, il se produit une fuuion rapi- de, leu globules forera de na de fondue ruiuselant à traV.1"8 la O\X'8$ de coke et venant et joindre au bain liquide xa trouvant dunn la partie inférieure du four, tendit que s1 ef- feotua lu séparation en fer liquide et en soorieu liquides également, l,eti gaz 1".a1.ju81ro. quittant la couche tourbillon- naire 18 à une température de 1100-1)00 0 arrivent directe- ment dans le four tubulaire rotatif et uervent à chauffer
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le four de réduction.
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Suivant le mode opératoire, le fer torl:1'! Ion du procédé a une teneur en carbone de 1''4. et il peut 8tre libre- ré de la manière habituelle de sa teneur en .outre.
REVËNDIOATXON9 ..¯A..¯¯.....".,.."......,..""",.,..........
1. Procéda en vue d'obtenir de la fonte brute et de l'aoier à partir de matières r.1dua1r'll ou de min.ru1u k grains fins contenant de l'oxyde de fer dans un prooêdè à deux phaaee, dans la première phase duquel oa m61nn38, de
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façon oonnue, la matière oontenant de l'oxyde de fer avec du charbon finement broyé et éventuellement avec (les fondante appropriés sous forme finement broyée, en vue d'améliorer
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les propriétés des eooriea, puis on chauffe dansa un four de réduction, de préférence, dans un four tutouluire rotatif, jusqu'à ce que la réduction du Pt 203 en Po ait lieu il plus de 90%, tandis que dans la deuxième phase , on fiat fondre le \"""'-
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mélange dans un bas fourneau chauffé au ooke,
caractérisé en ce que la hauteur de chargement du coke au-dessus du Plan d'insufflation d'air, la grosseur des merceaux de ooke, de même que la vitesse de l'air sont déterminées l'une par rap- port à l'autre, de façon que les gas résiduaires quittant le four à cuve contiennent moins de 10%, de préférence moins de 1% d'oxyde de carbone et qu'ils aient urne température supérieure à 1.200 C, en ce qu'en outre, la vitesse de l'air insufflé dans le four à cuve et la grosseur des morceaux de coke chargé sont réglées de façon que le lit de coke soit au repos, mais que le laitier de fer réduit soit animé d'un mouvement tourbillonnaire au-dessus du lit de coke, jusqu' à oe qu'il fonde,
s'écoule à l'état fondu à travers le lit de ooke chaud et se sépare, dans la partie inférieure de la cuve, en fer liquide et en scories liquides également.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en oe que le four à cuve fonctionne à l'air froid.
3. Procédé suivant les revendications 1 et 2, carac- térisé en ce que les gaz résiduaires chauds du four de sfu- sion sont utilisés pour chauffer le four de réduction.
4. Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'on charge des matières résiduaires et des minerais contenant de l'oxyde de fer, existant déjà sous une forme très finement divisée.
5. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on charge lea matières résiduaires et les minerais contenant de l'oxyde de fer sous forme de boue, cette boue, étant mélangée en une pâte avec la quantité nécessaire de fi- nea et les fondants éventuellement requis, sans séchage .et broyage préalablea, tandis qu'elle est amenée telle quelle au four de réduction.
6. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lorsqu'on emploie des matières premières sèches, le produit chargé dans le four est amené à une granulation @
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allant jusqu'à 20 mm., de préférence jusqu'à 10 mm par broyage,briquetage ou granulation préalable.
7. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en oe que la quantité de coke en morceaux nécesaire pour la procédé de fusion tilt amenée au four de réduction avec le produit: de charge*