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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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