Procédé d'élimination au moins partielle d'oxydes contenus dans un laitier. Les opérations de désoxydation des mé taux, spécialement des aciers, donnent., comme résidu, des laitiers chargés en oxydes, en particulier en oxydes enlevés au métal traité. Ces oxydes peuvent être réduits à leur tour pour rendre lesdits laitiers aptes à une nou velle opération de désoxydation.
Cette régénération -de tels laitiers a déjà été tentée, mais les procédés utilisés ou propo sés jusqu'ici étaient, longs et coûteux, entraî nant des dépenses élevées d'énergie, de maté riel et de main-:d'oeuvre. La régénération -des laitiers ainsi oxydés est cependant à, recher cher, du point de vue économique, pour évi ter .des pertes de matières parfois coûteuses (magnésie, oxydes de titane, etc.) et la perte d'énergie correspondant à la. fusion des lai tiers et à leur chauffage à la température voulue.
Dans la fabrication des aciers, par exem ple, lorsque l'opération de désoxydation des aciers est effectuée quasi-instantanément, sui vant un procédé connu, conformément auquel l'acier et un laitier -de -désoxydation très fluide sont violemment brassés l'un avec l'au tre, de manière à former une sorte d'émulsion, on est obligé, avec les procédés anciens -de ré génération des laitiers, de .disposer de plu sieurs fours de régénération et d'immobiliser de très grandes quantités de laitiers.
Or, dans un tel procédé - encore plus que pour les procédés anciens de déso.xydation - il y au rait intérêt que la même masse de laitier, ré duite à ce qui -est nécessaire pour une opéra tion -de désoxydation, puisse être régénérée, elle aussi, de façon quasi-instantanée.
La présente invention a pour objet un procédé d'élimination au mains partielle d'oxydes contenus dans un laitier, pouvant en particulier être appliqué à la régénération des laitiers ayant servi à une désoxydation, procédé qui satisfait aux conditions d',3cono- mie et- de rapidité énoncées ci-dessus.
Dans ce procédé, comme dans les procédés déjà connus @de réduction de laitiers, on réduit au moins partiellement les oxydes contenus dans ce laitier, à l'aide d'au moins un agent réducteur; le procédé selon l'invention est ca ractérisé en ce que l'on travaille avec un lai tier fluide et en -ce que l'on brasse violemment ce laitier et l'agent réducteur, la violence du brassage étant telle que le laitier oxydé et l'a gent réducteur se trouvent intimement mélan gés et soumis à un tourbillonnement intense, l'agent réducteur étant réparti à l'état de fine division dans le laitier.
Ce brassage violent peut ne durer qu'un instant court, mais suffisant pour que la ré duction voulue .des oxydes par l'agent réduc teur soit opérée. Il ne reste plus alors qu'à séparer -du laitier le métal provenant de la réduction des oxydes; le laitier est prêt, par exemple, pour une nouvelle opération de désoxydation.
Les agents réducteurs utilisés peuvent être très divers; on peut mettre en jeu, par exem ple, de l'aluminium, -du silicium, -du manga nèse, du ferro-titane, .du calcium, etc., ou toute combinaison ou tout mélange de ces -dif férents corps. Ce qui importe avant tout, c'est que le brassage et le tourbillonnement entre le laitier et l'agent ou les agents -désoxy dants utilisés soient aussi violents que possi ble, -de façon @à produire un contact très in time entre le laitier et l'agent désoxydant.
Dans .ces conditions, on obtient une réduction extrêmement rapide des oxydes à éliminer, ré- -duction qui, en particulier, n'exige par d7ap- port -de chaleur extérieure.
Une manière, particulièrement simple, d'exécuter le procédé de l'invention, consiste à placer l'agent réducteur dans une poche de coulée ou autre récipient quelconque - après avoir mis éventuellement une petite quantité de laitier au fond de cette poche, afin d'em pêcher l'agent ou les agents réducteurs -de coller aux parois -du récipient - puis à ver ser violemment sur ces agents réducteurs le laitier à réduire, en produisant une véritable émulsion dans ce laitier. On peut également verser l'agent réducteur dans un récipient quelconque <I>et y</I> verser violemment en même temps le laitier.
Une autre manière très avantageuse con siste à utiliser l'énergie cinétique,d'une masse d'un métal auxiliaire quelconque en mouve ment, et notamment d'un acier venant tout juste d'être désoxydé par le laitier, pour pro duire le brassage violent et par conséquent un contact intime entre le laitier et l'agent réduc teur; ce mod- de faire peut être réalisé de la façon suivante: \ Si l'on utilise -des agents réducteurs qui ne sont pas solubles dans ledit métal auxi liaire, on peut les ajouter au laitier ou audit métal en les superposant en couches dans un récipient de type quelconque.
On produit en suite un brassage violent du laitier et du métal, en renversant violemment soit le mé tal dans le laitier, soit le métal et le laitier ensemble dans une poche de coulée. Si le ré cipient dans lequel on a mis le métal et l'a gent réducteur est de forme appropriée pour recevoir, par -des moyens mécaniques quelcon ques, un mouvement propre à produire un brassage violent de son contenu, on peut ajou ter le laitier au contenu de ce récipient et on brasse le métal, l'agent réducteur et le lai tier.
Dans -ces conditions, par suite de l'effet ,de division qui se trouve produit à la fois dans le laitier et dans l'agent désoxydant, le métal établit le contact intime désiré entre ces deux éléments et permet ainsi de réaliser une réduction presque instantanée du laitier. Lorsque l'on a ajouté le réducteur au laitier, on peut verser simultanément le laitier, avec son réducteur, et le métal dans une poche, le métal étant versé avec une vitesse telle qu'il produise l'émulsion du réducteur dans le laitier.
Si l'on utilise des agents réducteurs solu bles dans le métal, tels que, par exemple, du silicium, de l'aluminium, du manganèse, du titane, etc., on dissout de préférence un ou plusieurs de ces réducteurs dans le métal et on verse violemment ce dernier sur le laitier, ou bien on verse simultanément. et violemment le métal et le laitier dans le récipient.
Dans certains cas, il pourra être avanta geux d'utiliser une quantité plus grande de ces réducteurs solubles que celle nécessaire à la réduction -des quantités d'oxyde que l'on désire réduire dans le laitier; l'excès .de réduc teurs produisant des adjonctions correspon dantes en silicium, aluminium, manganèse, titane, ou autre métal, dans le métal, par exemple l'acier, utilisé pour le brassage. Dans le cas où ce métal est de l'acier qui a été préalablement ,désoxydé par brassage avec le laitier en oxydant ce dernier, l'excès sera calculé selon la composition spéciale que l'on désirera donner à, l'acier résiduel.
L'addition de silicium, d'aluminium, de manganèse, ou de titane au métal auxiliaire ne présente pas le' moindre inconvénient, en raison de ce que l'acier avant été fortement désoxydé par le brassage violent initial avec le laitier, cette addition ne produit pas d'inclusion ou -de toute façon pas d'inclusions importantes. La réduction voulue d'oxydes -du laitier s'opère également en un temps extrêmement court, comme désiré.
La réduction ne se limite cependant pas obligatoirement aux oxydes de fer et manga- nè.e, mais peut également s'étendre à d'autres oxydes réductibles qui auraient été ajoutés au laitier.
On peut donc ainsi, en même temps que l'on effectue la réduction, profiter du mé lange intime du laitier avec le métal auxi liaire pour introduire dans ledit métal tel ou tel élément désirable, en ajoutant les oxydes de ces éléments au laitier.
Par exemple, si l'on désire introduire du silicium et du manganèse dans un acier auxi liaire tel que celui mentionné ci-dessus en même temps que l'on régénère un laitier sili ceux, on ajoute de la silice et de l'oxyde de manganèse au laitier et on peut utiliser comme agent réducteur une quantité d'alumi nium calculée -de façon .à réduire les oxydes dont le laitier s'est chargé pendant la désoxy- ,dation, et à réduire une certaine quantité -de silice et d'oxyde de manganèse en vue -d'incor porer du silicium et du manganèse à l'acier auxiliaire.
Il est bien entendu que la teneur du lai tier en silice et en MnO est choisie en appli quant les équations chimiques d'équilibre, -de telle sorte que l'aluminium réduise la si lice et le MnO en même temps dans les pro portions voulues et pas seulement l'un de ces deux -éléments.
Dans ces conditions, on obtient simultané ment le double résultat cherché, .à savoir la ré génération du laitier et l'enrichissement (par alliage) du métal auxiliaire.
On peut évidemment introduire dans l'acier auxiliaire tout .corps autre que le sili cium -et le manganèse, à condition que le lai tier à réduire contienne un composé oxydé du corps à incorporer.
Voici un exemple d'exécution -du procédé de l'invention, appliqué à la régénération -d'un laitier contenant de la silice, -de l'alu mine, -de la magnésie et,de la chaux, laitier qui, après usage, c'est-à-dire après son oxy dation lors d'une opération de .désoxydation d'un acier, contient 9,6% -de MnO, et<B>3,37%</B> -de FeO. Sur 1000 kg -de ce laitier placé dans une poche de coulée, on a versé violemment, par exemple en gros jet et d'une grande hau teur, environ 15 tonnes -d'un acier auxiliaire contenant 0,430 % de -carbone, 1,975 % -de si licium et 0,
500510l' de manganèse, prêt à être coulé, et auquel on a ajouté, comme agent ré ducteur, 0,100 % d'aluminium. Après le bras sage violent de la masse, brassage dîi à la vio lence avec laquelle le métal auxiliaire est versé, on a constaté que la quantité .de MnO contenue dans le laitier était tombée à 7,6 et que celle -de FeO était tombée à 2 % et que, parallèlement, la quantité<B>-de</B> manganèse con tenue dans le métal auxiliaire s'était élevée à<B>0,590%.</B> Le brassage violent, simple et extrêmement rapide,
a donc eu pour effet d'éliminer .du laitier une quantité totale -de MnO et de FeO égale à 3,3 %.
Ainsi qu'on peut s'en rendre compte, le procédé conforme à l'invention convient bien pour de nombreuses applications variées.
Le laitier régénéré peut .de suite servir à une nouvelle opération de désoxydation d'un acier, alors qu'il est encore fluide, et immé- diatement après cette opération, il peut être régénéré selon le procédé -de l'invention. Si la même charge de laitier sert à chaque opéra tion de désoxydation au traitement d'acier de même composition, on a intérêt à -utiliser pour chaque régénération les mêmes agents réducteurs, en même quantité.
En considérant alors les opérations -de -désoxydation d'acier et de régénération du laitier, on voit que ce der nier sert en quelque sorte -de support tempo- raire aux oxydes du métal .à désoxyder, de façon que la réduction ,des oxydes s'effectue en fait dans le corps -du laitier et non dans le corps du métal, afin d'empêcher complète ment ou tout au moins de réduire dans une mesure considérable les inclusions dans l'acier d'alumine, de silicates, -de titanates, etc., qui résulteraient d'une réduction dans le métal lui-même.
Comme le laitier régénéré se trouve chargé en oxyde ou oxydes de l'agent ou des agents réducteurs qui ont été utilisés, il conviendra donc d'utiliser, pour ce traitement du laitier, des agents réducteurs constitués par des corps dont les oxydes doivent se trouver présents dans la composition .du laitier, de façon à al térer le moins possible la nature .du laitier en question.
Comme il se produit toujours -des pertes de laitier inévitables au cours des différentes manipulations -de ce laitier, il suffit .dans la majorité des cas, pour compenser ces pertes, d'ajouter une certaine quantité :des éléments du laitier autres que les oxydes des agents ré- ducteurs utilisés.
Par exemple, si l'on met en jeu un laitier contenant -de la silice, -de l'alumine, de la ma gnésie et de la chaux, on peut utiliser avanta geusement comme agents réducteurs du silico- aluminium ou -du silico-calcium, de telle sorte qu'il suffise d'ajouter de la magnésie au lai tier, pour compenser les pertes dues<B>à</B> la ma nipulation ou à d'autres causes, tout en con servant au laitier une composition pratique ment constante.
On se rend compte que le procédé, objet de l'invention, sert non seulement @à la régé nération de laitiers ayant servi à la 4ésoxy- ,dation d'acier, mais peut également servir au traitement de tout typé de laitier contenant des oxydes.
Dans certains cas, le métal auxiliaire peut également jouer le rôle d'agent réducteur pour les oxydes du laitier à traiter. Par exem ple, le fer d'un bain d'acier utilisé pour pro voquer le brassage violent peut être lui-même le réducteur. De même, pour les alliages de fer et de nickel, de fer et de molybdène, -de fer et de cuivre, etc.
Les laitiers à traiter peuvent être acides, neutres ou même basiques; en outre, il n'est pas .du tout. nécessaire d'opérer avec de l'acier, comme métal auxiliaire, on peut se servir aussi de bains d'autres métaux.
La façon d'effectuer le brassage violent peut aussi varier, elle peut, par exemple, être une agitation mécanique. D faut seulement qu'on obtienne une répartition aussi complète que possible du laitier et de l'agent réducteur.
Ainsi qu'il a été dit ci-dessus, les laitiers à traiter peuvent être basiques, neutres ou acides. Les laitiers les plus importants pou vant être envisagés sont des laitiers contenant de la silice et pouvant renfermer de la chaux, -de l'alumine, de l'acide titanique, de la ma gnésie, des alcalis, -de l'oxyde -de fer, de l'oxyde de manganèse, etc. Ils peuvent encore contenir .du silicate de nickel, du molybdate de calcium, -de l'oxyde de cuivre, du minerai de chrome, etc.
Comme déjà indiqué, le fer flu métal auxiliaire peut lui-même agir comme agent réducteur, mais il est bon d'opérer avee des bains de fer contenant des agents de ré duction, tel que le silicium, l'aluminium, le titane, le siliciure de calcium, etc. La présence de ces agents réducteurs dans le fer est n6ces- saire, par exemple, quand la réduction du lai tier doit porter sur des composés oxydés .du chrome. Lorsqu'on opère avec .des bains de fer, comme métal auxiliaire, contenant des agents réducteurs, il convient, pour diminuer la consommation en agent réducteur, d'utili ser des bains de fer désoxydé.
Il est particu lièrement avantageux d'utiliser à cet effet :des aciers qui ont été désoxydés par brassage vio lent avec des laitiers très fluides, non réduc- leurs, capables d'extraire les oxydes dissous dans le fer. Lues laitiers à traiter peuvent aussi contenir -des composés oxydés de certains métaux que l'on désire allier avec le métal auxiliaire.
Process for at least partial elimination of oxides contained in a slag. The deoxidation operations of metals, especially steels, give, as a residue, slags loaded with oxides, in particular with oxides removed from the treated metal. These oxides can in turn be reduced to make said slags suitable for a new deoxidation operation.
This regeneration of such slags has already been attempted, but the processes used or proposed hitherto were long and expensive, leading to high expenditure of energy, material and labor. The regeneration of slag thus oxidized is however to be sought, from an economic point of view, in order to avoid losses of sometimes costly materials (magnesia, titanium oxides, etc.) and the loss of energy corresponding to the. melting of the milk and heating them to the desired temperature.
In the manufacture of steels, for example, when the operation of deoxidizing steels is carried out almost instantaneously, following a known process, according to which the steel and a very fluid deoxidizing slag are violently stirred together. with the other, in order to form a sort of emulsion, with the old processes of re-generation of slags, one is obliged to have several regeneration ovens and to immobilize very large quantities of slag .
Now, in such a process - even more than for the old deoxidation processes - it would be advantageous that the same mass of slag, reduced to what is necessary for a deoxidation operation, can be regenerated. , too, almost instantaneously.
The subject of the present invention is a process for the partial hand removal of oxides contained in a slag, which can in particular be applied to the regeneration of slags which have been used for deoxidation, a process which satisfies the conditions of, 3 economy and - speed set out above.
In this process, as in the already known methods @de reduction of slag, the oxides contained in this slag are at least partially reduced using at least one reducing agent; the process according to the invention is characterized in that one works with a fluid milk and in that this slag and the reducing agent are violently stirred, the violence of the stirring being such that the slag oxidizes and the reducing agent are intimately mixed and subjected to intense swirling, the reducing agent being distributed in the state of fine division in the slag.
This violent stirring may last only a short time, but sufficient for the desired reduction of the oxides by the reducing agent to take place. It then only remains to separate -from the slag the metal resulting from the reduction of the oxides; the slag is ready, for example, for a new deoxidation operation.
The reducing agents used can be very diverse; aluminum, silicon, manganese, ferro-titanium, calcium, etc., or any combination or mixture of these different bodies can be used, for example. What matters above all is that the stirring and swirling between the slag and the deoxidizing agent or agents used be as violent as possible, so as to produce very in-time contact between the slag. and the deoxidizing agent.
Under these conditions, an extremely rapid reduction of the oxides to be removed is obtained, a reduction which, in particular, does not require the addition of external heat.
A particularly simple way of carrying out the method of the invention consists in placing the reducing agent in a ladle or any other receptacle - after having optionally put a small quantity of slag at the bottom of this ladle, in order to 'Prevent the reducing agent or agents - from sticking to the walls - of the container - then violently worming on these reducing agents the slag to be reduced, producing a real emulsion in this slag. It is also possible to pour the reducing agent into any container <I> and at the same time </I> pour the slag violently into it.
Another very advantageous way consists in using the kinetic energy of a mass of any auxiliary moving metal, and in particular of a steel which has just been deoxidized by the slag, to produce the stirring. violent and therefore intimate contact between the slag and the reducing agent; this method can be carried out in the following way: \ If one uses -reducing agents which are not soluble in said auxiliary metal, they can be added to the slag or said metal by superimposing them in layers in a container of any type.
A violent stirring of the slag and the metal is then produced, by violently spilling either the metal in the slag or the metal and the slag together in a ladle. If the receptacle in which the metal and the reducing agent have been placed is of suitable form to receive, by any mechanical means, a movement suitable for producing a violent stirring of its contents, the slag can be added to the contents of this container and the metal, the reducing agent and the milk are stirred.
Under these conditions, as a result of the dividing effect which is produced both in the slag and in the deoxidizing agent, the metal establishes the desired intimate contact between these two elements and thus enables an almost reduction to be achieved. instant slag. When the reducing agent has been added to the slag, the slag, with its reducing agent, and the metal can be simultaneously poured into a ladle, the metal being poured with a speed such as to produce the emulsion of the reducing agent in the slag.
If metal-soluble reducing agents such as, for example, silicon, aluminum, manganese, titanium, etc. are used, one or more of these reducing agents is preferably dissolved in the metal. and the latter is poured violently onto the slag, or else it is poured simultaneously. and violently the metal and the slag in the container.
In certain cases, it may be advantageous to use a larger quantity of these soluble reducing agents than that necessary for the reduction of the quantities of oxide which it is desired to reduce in the slag; the excess .de reducers producing corresponding additions of silicon, aluminum, manganese, titanium, or other metal, in the metal, for example steel, used for brewing. In the case where this metal is steel which has been previously deoxidized by stirring with the slag oxidizing the latter, the excess will be calculated according to the special composition that it is desired to give to the residual steel.
The addition of silicon, aluminum, manganese, or titanium to the auxiliary metal does not present the slightest drawback, because the steel before was strongly deoxidized by the initial violent stirring with the slag, this addition does not produce any inclusion or - anyway, no significant inclusions. The desired reduction of oxides of slag also takes place in an extremely short time, as desired.
The reduction is not, however, necessarily limited to the oxides of iron and manganese, but can also extend to other reducible oxides which would have been added to the slag.
It is therefore possible, at the same time as the reduction is carried out, to take advantage of the intimate mixing of the slag with the auxiliary metal in order to introduce into said metal such or such a desirable element, by adding the oxides of these elements to the slag.
For example, if it is desired to introduce silicon and manganese into an auxiliary steel such as that mentioned above at the same time as a sili slag is regenerated, silica and sodium oxide are added. manganese to the slag and a quantity of aluminum calculated to reduce the oxides which the slag has taken on during the deoxidation, and to reduce a certain quantity of silica and carbon can be used as reducing agent. manganese oxide with a view to incorporating silicon and manganese into the auxiliary steel.
It is of course understood that the content of the milk in silica and in MnO is chosen by applying the chemical equilibrium equations, so that the aluminum reduces the silica and the MnO at the same time in the desired proportions. and not just one of these two elements.
Under these conditions, the desired dual result is simultaneously obtained, namely the re-generation of the slag and the enrichment (by alloying) of the auxiliary metal.
Any body other than silicon and manganese can obviously be introduced into the auxiliary steel, provided that the milk to be reduced contains an oxidized compound of the body to be incorporated.
Here is an example of execution - of the process of the invention, applied to the regeneration - of a slag containing silica, - of alumina, - of magnesia and, of lime, slag which, after use , that is to say after its oxidation during a deoxidation operation of a steel, contains 9.6% -de MnO, and <B> 3.37% </B> -de FeO. On 1000 kg of this slag, placed in a ladle, was poured violently, for example in a large jet and at a great height, about 15 tons of an auxiliary steel containing 0.430% carbon, 1.975% -of if silicon and 0,
500510l 'of manganese, ready to be poured, and to which has been added, as reducing agent, 0.100% aluminum. After the wise violent arm of the mass, stirring according to the violence with which the auxiliary metal is poured, it was found that the quantity of MnO contained in the slag had fallen to 7.6 and that of FeO had fallen. at 2% and that, at the same time, the amount of <B> -de </B> manganese contained in the auxiliary metal had risen to <B> 0.590%. </B> The violent, simple and extremely rapid stirring,
therefore had the effect of eliminating .du slag a total amount of MnO and FeO equal to 3.3%.
As can be seen, the process according to the invention is well suited for many varied applications.
The regenerated slag can then be used for a new operation of deoxidizing a steel while it is still fluid, and immediately after this operation it can be regenerated according to the process of the invention. If the same slag charge is used for each deoxidation operation for the treatment of steel of the same composition, it is advantageous to -use for each regeneration the same reducing agents, in the same quantity.
Considering then the operations -deoxidation of steel and regeneration of the slag, it can be seen that the latter serves as a kind of temporary support for the oxides of the metal to be deoxidized, so that the reduction of the oxides takes place in fact in the body of the slag and not in the body of the metal, in order to completely prevent or at least to reduce to a considerable extent the inclusions in the steel of alumina, silicates, -de titanates, etc., which would result from reduction in the metal itself.
As the regenerated slag is loaded with oxide or oxides of the reducing agent or agents which have been used, it will therefore be appropriate to use, for this treatment of the slag, reducing agents consisting of bodies in which the oxides must be present. present in the composition .du slag, so as to alter as little as possible the nature .du slag in question.
As it always occurs - inevitable losses of slag during the various handling operations - of this slag, it is sufficient. In most cases, to compensate for these losses, to add a certain quantity: elements of the slag other than the oxides reducing agents used.
For example, if a slag containing -silica, -alumina, magnesia and lime is used, it is advantageously possible to use aluminum-silicate or -silicon as reducing agents. calcium, so that it is sufficient to add magnesia to the milk, to compensate for losses due <B> to </B> handling or other causes, while keeping the slag a composition practically constant.
It will be appreciated that the process which is the subject of the invention is not only used for the regeneration of slags which have been used for the 4deoxidation of steel, but can also be used for the treatment of any type of slag containing oxides. .
In some cases, the auxiliary metal can also act as a reducing agent for the oxides of the slag to be treated. For example, the iron in a steel bath used to cause the violent stirring may itself be the reducing agent. Likewise, for alloys of iron and nickel, iron and molybdenum, iron and copper, etc.
The slags to be treated can be acidic, neutral or even basic; moreover, it is not at all. necessary to operate with steel, as auxiliary metal, it is also possible to use baths of other metals.
The way to carry out the violent stirring can also vary, it can, for example, be mechanical stirring. All that is needed is as complete a distribution as possible of the slag and the reducing agent.
As stated above, the slags to be treated can be basic, neutral or acidic. The most important slags that can be considered are slags containing silica and which may contain lime, - alumina, titanic acid, magnesia, alkalis, - oxide - of iron, manganese oxide, etc. They may also contain nickel silicate, calcium molybdate, copper oxide, chromium ore, etc.
As already indicated, the auxiliary metal iron can itself act as a reducing agent, but it is good to operate with iron baths containing reducing agents, such as silicon, aluminum, titanium, calcium silicide, etc. The presence of these reducing agents in iron is necessary, for example, when the reduction of the milk is to involve oxidized compounds of chromium. When operating with iron baths, as auxiliary metal, containing reducing agents, it is appropriate, in order to reduce the consumption of reducing agent, to use deoxidized iron baths.
It is particularly advantageous to use for this purpose: steels which have been deoxidized by vigorous stirring with very fluid, non-reducing slags capable of extracting the oxides dissolved in the iron. The slags to be treated may also contain oxidized compounds of certain metals which it is desired to alloy with the auxiliary metal.