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PROCELE DE REDUCTION DE MINERAIS DE FER DANS DES
FOURS TUBULAIRES ROTATIFS.
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Dans les procédés de réduction de minerais de fer dans des fours tubulaires rotatifs, ces derniers reçoivent une charge composée d'un mélange de minerais ou de boulettes et d'un réducteur, du poussier de coke ou de semi-coke, traversant le four à contre-courant par rapport au gaz de fumée d'un brûleur disposé à la sortie du four.
Le débit d'un four tubulaire rotatif exploité de cette manière est une fonction de l'échange de chaleur. Si ce débit doit être augmenté, une plus grande quantité de chaleur doit être transmise à la matière par unité de temps. Ceci est possible dans des limites déterminées, si on augmente la-différence de température entre les gaz de fumée et la charge, mais cette, mesure entraîne toutefois une augmentation de la température des gaz d'échappement et dès lors des pertes par les gaz d'échappement. La raison en est que du point de vue de l'échange de température, notamment dans les zones de basse température de la -Matière, le four tubulaire rotatif travaille d'une manière relativement défavorable.
Suivant une technique connue, le rendement du procédé peut être amélioré grâce au fait que les gaz d'échappement du four tubulaire rotatif sont utilisés pour le préchauffage de la charge. Dans ce cas, il est nécessaire de faire précéder le four tubulaire rotatif d'un dispositif dans lequel les gaz d'échappement ne passent par sur la charge comme dans le four tubulaire rotatif, mais traversent celle-ci.
Dans l'industrie du ciment, grâce à l'utilisation d'une grille mobile dans des fours dits de Lepol, cette méthode de travail a permis une amélioration considérable du rendement du processus de briques de ciment.
Dans les procédés de réduction de minerais de fer dans
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des fours tubulaires rotatifs, on peut également réaliser de cette manière une augmentation du rendement. On peut utiliser pour le préchauffage des grilles mobiles ainsi que des dispositifs travaillant suivant le principe des fours à cuves. La mise en oeuvre de préchauffeurs à cyclone, qui assurent une transmission particulièrement bonne de la chaleur des gaz de fumée à la charge, est possible dans ce cas. L'utilisation de la grille mobile%et du préchauffeur à cuve exige que la matière à préchauffer ait une grosseur de morceaux déterminée, comme par exemple celle du minerai en vrac criblé et des boulettes de minerai de fer.
La présente invention a pour objectif un procédé pour la réduction de minerais de fer une des fours tubulaires rotatifs, permettant notamment d'obtenir une augmentation supplémentaire du rendement. Conformément à l'invention, cet ob- jectif est atteint grâce au fait que la chaleur des gaz d'échappement du four tubulaire rotatif est utilisée pour le préchauf- fe.ge de la charge dans un dispositif de préchauffage, et que par suite de la composition et de la température des gaz d'échappement, les oxydes de fer supérieurs sont en même temps réduits au moins jusqu'au stade FeO.
Outre la réduction des oxydes de fer supérieurs jusqu'au moins le stade FeO, la charge est préchauffée à des températures de 600 à 100 C Dans le cas de l'utilisation de minerais de fer hématite ou de boulettes comme matière de charge, la réduction de la teneur en oxygène susceptible d'être réalisée grâce à ce procédé correspond à environ 30 de la teneur originale en oxygène des minerais ou des boulettes.
La réglage du rapport approprié CO2/CO2 ou H2/H20 des gaz d'échappement dans le four tubulaire rotatif est simplifié
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de manière avantageuse lorsque le procédé conforme à l'invention est exécuté avec des réducteurs présentant des teneurs élevées en composants volatils, comme par exemple la lignite, la houille ou des semi-cokes riches en gaz. Normalement, l'u- tilisation de ces réducteurs ne peut être envisagées dans des fours tubulaires rotatifs, car leurs composants gazeux s'échap- pent déjà à une température relativement basse et ne sont de ce fait guère profitables au four tubulaire rotatif, ou entrent seulement en combustion à l'extérieur du four.
Le chargement de ces réducteurs riches en--.gaz peut être réalisé avantageusement tant à l'extrémité d'entrée du four tubulaire rotatif que sur toute la longueur du four à travers l'enveloppe du four, au moyen de dispositifs appropriés.
Une réduction préalable des minerais de far peut égale- ment être réalisée, lorsque des gaz réducteurs sont ajoutés au gaz d'échappement du four tbulaire rotatif avant sont entrée dans le dispositif de préchauffage ou lorsque ces gaz réducteurs sont injectés dans ce dispositif de préchauffage. On peut utiliser avantageusement comme gaz réducteurs des gaz naturels, des gaz de pétrole, des gaz de fours à coke, des gaz de raffineries ou des gaz de hauts fourneaux.
Exemple de réalisation :
Dans un four tubulaire rotatif de 14 m de longueur et de 1,2 m de diamètre d'enveloppe, on a produit de l'éponge de fer à partir de boulettes d'une grosseur de grain de 10 à 15 mm avec utilisation de lignite d'une grosseur de grain de 5 à 20 mm avec 15 % d'humidité et 52 % de matières volatiles comme réducteur. L'addition de lignite était réalisée en continu au centre du four au moyen d'un dispositif à godets. Le chauffage du four était réalisé à l'aide de poussier de lignite.
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Le gaz d'échappement du four d'une température de 800 C contenait 8 à 10 % en volume de 00 + H2 et 10 à 12 % en volume de CO2 pour environ 80 % de N2. Immédiatement après sa sortie du four, les gaz d'échappement étaient injectés dans un préchauffeur à cuve, dans lequel ils traversaient à deux repri- ses latéralement une couche de boulettes à préchauffer se déplaçant du haut vers le bas. Ce faisant, las gaz d'échappe- ment cédèrent une partie de leur chaleur aux boulettes et les oxydes de fer furent réduits à un rapport oxygène-fer de 1 at.O/at.Fe. La durée de séjour totale des boulettes dans le préchauffeur était d'environ 5 heures. Les gaz d'échappement du préchauffeur étaient exempts de 00 et de H2 et avaient une température de 250 C.
Le transfert d'une partie de la réduction dans le préchauffeur a permis une augmentation du débit du four tubu- laire rotatif de l'ordre de 15 % par rapport à l'exploitation normale, pour une consommation calorifique inchangée par unité de temps .
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REVEND IC A T I O N S
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PROCELE OF REDUCTION OF IRON ORE IN
ROTARY TUBULAR OVENS.
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In iron ore reduction processes in rotary tube furnaces, the latter receive a charge composed of a mixture of ores or pellets and a reducing agent, coke or semi-coke dust, passing through the furnace to counter-current with respect to the flue gas from a burner placed at the outlet of the furnace.
The output of a rotary tube furnace operated in this way is a function of the heat exchange. If this flow is to be increased, more heat must be transmitted to the material per unit of time. This is possible within certain limits if the temperature difference between the flue gases and the charge is increased, but this measure nevertheless leads to an increase in the temperature of the exhaust gases and consequently to losses by the flue gases. 'exhaust. The reason is that from the point of view of temperature exchange, especially in the low temperature areas of the material, the rotary tube furnace works in a relatively unfavorable manner.
According to a known technique, the efficiency of the process can be improved by virtue of the fact that the exhaust gases from the rotary tube furnace are used for preheating the charge. In this case, it is necessary to precede the rotary tube furnace with a device in which the exhaust gases do not pass over the load as in the rotary tube furnace, but pass through it.
In the cement industry, thanks to the use of a mobile grid in so-called Lepol kilns, this working method has allowed a considerable improvement in the efficiency of the cement brick process.
In iron ore reduction processes in
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rotary tube furnaces, an increase in efficiency can also be achieved in this way. Mobile grates can be used for preheating as well as devices working on the principle of tank furnaces. The use of cyclone preheaters, which ensure particularly good heat transmission from the flue gases to the load, is possible in this case. The use of the mobile grate% and the vat preheater requires that the material to be preheated has a determined lump size, such as that of the sifted bulk ore and iron ore pellets.
The object of the present invention is a process for the reduction of iron ores from one of the rotary tube furnaces, making it possible in particular to obtain a further increase in yield. According to the invention, this objective is achieved by virtue of the fact that the heat of the exhaust gases of the rotary tube furnace is used for the preheating of the charge in a preheating device, and that as a result of the composition and temperature of the exhaust gases, the higher iron oxides are at the same time reduced at least to the FeO stage.
In addition to reducing the higher iron oxides to at least the FeO stage, the feed is preheated to temperatures of 600 to 100 C. In the case of using hematite iron ores or pellets as the feed material, the reduction of the oxygen content likely to be achieved by this process corresponds to approximately 30 of the original oxygen content of the ores or pellets.
Setting the appropriate CO2 / CO2 or H2 / H20 exhaust gas ratio in the rotary tube furnace is simplified
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advantageously when the process in accordance with the invention is carried out with reducing agents having high contents of volatile components, such as for example lignite, hard coal or gas-rich semi-cokes. Normally, the use of these reducers cannot be considered in rotary tube furnaces, since their gaseous components already escape at a relatively low temperature and are therefore of little benefit to the rotary tube furnace, or enter. only burning outside the oven.
The charging of these gas-rich reducers can advantageously be carried out both at the inlet end of the rotary tube furnace and over the entire length of the furnace through the casing of the furnace, by means of suitable devices.
A preliminary reduction of the far ores can also be carried out, when reducing gases are added to the exhaust gas from the rotary tbular furnace before entering the preheating device or when these reducing gases are injected into this preheating device. Natural gases, petroleum gases, coke oven gases, refinery gases or blast furnace gases can advantageously be used as reducing gases.
Example of realization:
In a rotary tube kiln 14 m in length and 1.2 m in casing diameter, iron sponge was produced from pellets with a grain size of 10 to 15 mm with the use of lignite grain size 5 to 20 mm with 15% moisture and 52% volatile matter as reducing agent. The addition of lignite was carried out continuously in the center of the furnace by means of a bucket device. The heating of the furnace was carried out using lignite dust.
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The exhaust gas from the oven at a temperature of 800 C contained 8 to 10% by volume of 00 + H2 and 10 to 12% by volume of CO2 for about 80% of N2. Immediately after leaving the furnace, the exhaust gases were injected into a tank preheater, in which they passed through a layer of pellets to be preheated moving from top to bottom twice laterally. In doing so, the exhaust gases gave up some of their heat to the pellets and the iron oxides were reduced to an oxygen to iron ratio of 1 at.O / at.Fe. The total residence time of the pellets in the preheater was about 5 hours. The preheater exhaust was free from 00 and H2 and had a temperature of 250 C.
The transfer of part of the reduction in the preheater allowed an increase in the output of the rotary tube furnace of the order of 15% compared to normal operation, for an unchanged heat consumption per unit of time.
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RESELL IC A T I O N S