Procédé de traitement thermique de métal. La présente invention a pour objet un procédé de traitement thermique de métal, comme par exemple la fusion ou l'affinage d'un métal ou ces deux opérations effectuées simultanément ou encore en association avec la réduction d'un minerai. Ce procédé s'ap plique en particulier au traitement thermique des métaux du groupe du fer, à savoir le fer, l'acier, le nickel, le cobalt, mais également à celui du chrome et du manganèse, ainsi qu'à celui de n'importe quel alliage contenant principalement un ou plusieurs de ces mé taux.
On sait que, lorsqu'on désire fondre des déchets de fer, tels que riblons, mitraille, ferraille, ceux-ci ne peuvent pas être fondus dans un four à cubilot, car ils l'obstruent. Même si l'on agglomère les déchets sous forme de briquettes, les rtsultats ne sont pas très satisfaisants. De plus, dans le cas de l'acier, de très hautes températures sont né cessaires, lesquelles ne peuvent pas être faci lement obtenues dans un four ordinaire. Dans le cas de l'affinage de métal, en partant de déchets ou de débris de pièces moulées, ceux-ci peuvent être fondus en dehors du four d'affinage et ensuite être in troduits dans le four à l'état fondu.
Du fer fondu provenant de fours à soufflerie (par exemple de hauts fourneaux) peut être intro duit directement dans le four, dans le but primaire de le désulfurer; ou bien de la fonte peut être refondue et ensuite traitée dans ce four.
Le procédé, objet de l'invention, est carac térisé en ce que l'on utilise un four rotatif chauffé par au moins une flamme, la lon gueur de ce four étant notablement plus grande que celle de la zone occupée par la dite flamme, et en ce que l'on fait passer dans ce four, au moins dans sa partie 1â plus chaude, le métal en traitement en contre- courant des produits gazeux de combustion résultant de ladite flamme.
Comme on le comprend, ce procédé peut être conduit de façon continue, le four étant alimenté régulièrement soit en déchets, soit en métal déjà fondu. Dans ce cas, il se dis tingue essentiellement des procédés dans les quels des fournées de métal sont raffinées dans de petits fours à tambour, de longueur si faible qu'une flamme entrant dans le four à une extrémité s'étend pratiquement à tra vers toute la longueur du four, et dans les quels la charge est traitée comme un tout, puis déchargée.
En outre, ce procédé permet de remédier à l'inconvénient indiqué ci-dessus en ce sens q u 'il permet de supprimer le briquettage el oui autre traitement préliminaire des produits à traiter, ceux-ci pouvant être chargés directe ment sous forme de déchets dans le four rota tif. Ce dernier peut être analogue à ceux uti lisés pour la fabrication du ciment.
Lors de l'exécution pratique du procédé de l'invention, il est préférable d'introduire non seulement des déchets de métal dans le four, mais aussi des matières formant scories qui peuvent ou non être fondues, de sorte que le métal est raffiné dans le four, le métal et les scories étant déchargés séparément du four. Ces matières formant scories peuvent être de la chaux ou des matières premières pour la fabrication du ciment. En général, les températures atteintes dans les fours rota tifs pour la cuisson du ciment ou de la chaux sont suffisamment élevées pour fondre des débris de métal ou pour maintenir fondu un métal du groupe du fer.
Par conséquent, le métal peut être fondu et'ou raffiné dans de tels fours tout en cuisant simultanément du ciment ou de la chaux. L'effet de raffinage des scories est favorisé en majeure partie par l'action du four rotatif sur son contenu, action qui assure un mélange intime des ma tières se trouvant dans le four.
Lorsque du métal fondu est introduit dans le four rotatif, cette introduction a, de préférence lieu en un point. de la, longueur dit four où la. température est au-dessus du point de fusion du métal. Dans ce cas également:, une matière formant scorie est introduite dans le four et contrainte de descendre dans ce dernier en étant en contact avec le métal fondu, ce dernier et les scories étant déchar gés séparément du four.
On a trouvé que le ciment ou la chaux absorbe une partie importante du soufre con tenu dans le fer ou l'acier et diminue la te neur en siliciizin. La chaux peut être de la chaux hydraulique ou de la chaux pure.
Les petits morceaux de riblons peuvent être ajoutés aux matières premières pour la fabrication du ciment avant de les introduire dans le four. Si ces matières premières sont préparées par le procédé :i sec, les déchets ou riblons peuvent être mélangés avec les ma tières à un moment tel qu'ils aident à la transformation des matières dans la forme nodulaire dans laquelle elles sont d'habitude cuites.
On comprendra, cependant, que le fer ou l'acier peuvent, si on le désire, être mé langés avec les matières premières à n'im porte quelle phase de leur préparation, le procédé de l'invention ne dépendant d'aucune façon d'une manière particulière de préparer lesdites matières premières.
La quantité de riblons de métal qui peut être traitée dans le four. en même temps que du ciment ou de la chaux v est cuit, dépend à la fois (le la pureté du métal et de la na ture des matières premières qui doivent être cuites. Si le métal à raffiner est de la fonte ordinaire et que l'on cuit dans le four du ciment Portland ordinaire, on a trouvé qu'il est possible d'ajouter une quantité de fonte de moulage égale en poids à celle de la ma tière première pour la fabrication du ciment. Les déchets de métal peuvent avantageuse ment être chargés dans le four d'une façon continue.
On peut également exécuter le procédé, conjointement à la fabrication de la fonte et à. celle du ciment, en chargeant dans le four, en plus du métal, encore du minerai de fer, de la chaux et d'autres ingrédients contenant généralement du coke pour assurer la réduc tion du minerai. Dans un tel cas, la chaux et les autres ingrédients agissent comme les scories mentionnées ci-dessus. Par exemple, si l'on utilise du minerai de fer contenant envi ron<B>70%</B> de fer, on peut partir de 2,06 tonnes de chaux, 1,44 tonne de minerai et 0,91 tonne de coke qui donneront une tonne de fer fondu, et faire fondre 0,8 tonne de déchets de fonte en même temps que l'on produit cette fonte.
Lorsque la matière formant scories n'est pas une matière première de la fabrication du ciment, elle peut être de toute nature appropriée, mais elle doit naturellement être capable d'absorber le soufre ou les autres impuretés du métal. La quantité devant être utilisée dépend de la nature et de la quantité des impuretés à absorber. Par exemple, cer tains déchets de fer peuvent contenir jusqu'à 1 5% de soufre et on peut ajouter du carbonate de calcium pour former un laitier de sulfate de calcium. Dans un tel cas, la quantité théorique calculée d'après les poids molécu laires, nécessaire pour lier 1 % de soufre, est 3,14% de carbonate de calcium, mais la quantité de carbonate de calcium doit tou jours être plus grande que la quantité théo rique.
En général, la quantité de matière formant laitier peut atteindre en poids les 50 % des déchets métalliques traités. La fi nesse que doit avoir la matière formant lai tier dépend de la nature de cette matière et de celle du métal. Par exemple, le carbo nate de calcium peut être ajouté sous forme de poudre ou de boue.
Il peut arriver que les déchets de métal dont on dispose soient sous forme de mor ceaux trop gros; par exemple, il peuvent con tenir des déchets d'objets ou des pièces mou lées brisées. Ceux-ci peuvent être transfor més sous une forme convenable, par fusion en dehors du four rotatif et ensuite par re froidissement de manière à former de petits morceaux.
En règle générale, les riblons sont très hétérogènes et le procédé de l'invention per met d'obtenir un produit homogène à partir de déchets hétérogènes, d'une façon particu lièrement avantageuse.
Certains riblons, en particulier ceux d'acier, ont des points de fusion si élevés, qu'il n'est pas facile ni même possible d'at teindre dans le four les hautes températures nécessaires à leur fusion. En général, la tem pérature d'opération maximum praticable est comprise entre 1400 et 1500 C. Des ri- blons ayant un point de fusion au-dessus de cette température peuvent être traités selon le procédé de l'invention, en introduisant du carbone avec le métal dans le four pour abaisser le point de fusion du métal.
Par exemple, lorsqu'on traite des pièces d'acier ou de fer à basse teneur en carbone, on ajoute autant de carbone qu'il est nécessaire pour élever la teneur en carbone de la masse en fusion dans le four, à celle de la fonte de moulage normale.
La flamme utilisée pour le chauffage peut être du type de celle des fours à ciment, que du ciment soit fabriqué ou non en même temps que l'on fond du métal. Elle doit être de caractère presque neutre, de manière à éviter l'oxydation du métal fondu.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, deux formes d'exécution d'une installation dans laquelle le procédé de l'in vention peut être exécuté.
La fig. 1 est une vue schématique, par tiellement en coupe, d'une première forme d'exécution.
La fig. 2 est une coupe par la ligne II-II de la fig. 1 montrant un détail de construction, et la fig. â est une vue schématique, par tiellement en coupe, d'une deuxième forme d'exécution.
A la fig. 1, 1 désigne un four rotatif, à l'extrémité d'entrée duquel des matières pre mières pour la fabrication du ciment sont amenées à travers une gouttière 18 à partir d'un silo 16 par l'intermédiaire d'un plateau d'alimentation 17. Le silo 16 et le plateau 17 sont destinés plus particulièrement à contenir et transporter des matières sèches pour la fabrication du ciment ou d'autres matières sèches formant laitier, mais des matières premières humides pour la fabrication du ci ment ou des matières formant laitier sous forme d'une boue peuvent être fournies au four rotatif de n'importe quelle manière con nue.
Des copeaux de fonte de moulage sont amenés à un silo 14 et tombent de là sur un plateau 15 d'alimentation à partir duquel ils sont déchargés dans la gouttière 18.
Une hotte 4 est disposée à l'extrémité 3 de décharge du four, à travers laquelle passe un conduit 5 de brûleur. De l'air et du char bon pulvérisé sont amenés dans ce conduit et brûlent de façon à. former une flamme dans l'extrémité 3 de décharge, où la tempé rature est d'environ 1400 à 1500 C. Les gaz provenant de cette combustion remontent dans le four et s'échappent de celui-ci dans une chambre 12 de décantation des pous sières, d'où ils passent à travers un car- neau 13.
La fonte de moulage est chauffée avec la matière pour la fabrication du ciment alors qu'elle descend dans le four 1 et à la longue elle atteint une zone 2 élargie dans laquelle la température est d'environ 1400 à 1500 C, de sorte qu'elle est fondue et recueillie dans cette zone élargie, comme indiqué en trait in terrompu à la fig. 1 et à la fig, 2. Le laitier formé par le chauffage et la cuisson en clinlker des matériaux pour la fabrication du ciment, récolte des constituants indésirable du fer, tels que le soufre, pendant la des cente du fer et du laitier dans le four. De plus, dans la zone élargie 2, le laitier re couvre le fer fondu et forme une couche de protection sur celui-ci.
Le fer fondu est dé chargé à travers un trou 11 dans une trémie 8 qui entoure une partie du dessous du four et qui, à son tour, laisse couler le fer e n fusion à travers une conduite 9 dans un réci pient 10. La décharge est naturellement in termittente, car le fer ne peut s'écouler par le trou 11 qu'une fois à chaque révolution du four, c'est-à-dire lorsque le trou 11 est au- dessous du fer en fusion, mais la décharge peut toutefois être rendue pratiquement con tinue en prévoyant plusieurs troue 11. Le ciment lui-même descend à travers une partie 3 de diamètre plus petit que la. zone 2 et est déchargé dans un refroidisseur rotatif 6 de la façon habituelle. Le laitier est déchargé de ce refroidisseur sur un transporteur 7.
On remarquera que l'air insufflé à travers le re- froidisseur rotatif f3 pour refroidir le laitier peut être utilisé dans le four de la manière habituelle comme air secondaire préchauffé, mais une partie de cet air peut également être extraite de la hotte 4 pour être utilisé comme air primaire dans le brûleur ou dans d'autres buts.
L'installation représentée à la fig. 3 s'applique au cas oie l'on introduit du métal en fusion dans le four. pour le raffinage. L'installation comprend un four rotatif di visé en deux parties 19 el, 20. Des matières premières pour la fabrication du ciment sont amenées dans la parite supérieure 1.9 par une conduite d'alimentation 21.
De l'air et du combustible sont amenés par un tuyau ?? de brûleur traversant une hotte 23 et aboutis sant à l'extrémité 24 de décharge de la. par tie inférieure 20, de sorte qu'une flamme est produite et que les produits de combustion s'écoulent vers le haut du four de la. façon habituelle dans la cuisson du ciment.
Pendant leur passage vers le bas du four, les matières premières pour la. fabrication du ciment sont chauffées et cuites en clinker. La, partie 19 supérieure du four s'étend dans une chambre <B>25</B> réfracia.ire intermédiaire et lorsque le matières premières atteignent cette chambre, elles sont à une température de l'ordre de 1401) à 1500 C. qui est plus élevée que le point de fusion de la fonte de moulage.
Des déchets de fonte de moulage, préalablement fondas dans un cubilot, ou un autre métal à raffiner, sont introduits par une trémie 26 disposée au sommet de la chambre ?5 et tom bent ensuite dans la partie inférieure ?0 du four avec les matières premières de la fabri- cation du ciment. Le métal en fusion est déchargé, après raffinage, de la même façon que celle indiquée aux fig. 1 et 2.
On comprendra que le four rotatif peut être muni de tout type d'organe de trans mission de chaleur tel que chaînes. plaques on antres dispositifs analogues pour trans mettre d'une manière très efficace la chaleur des gaz de combustion à la matière à traiter. De même, tout type de préchauffeurs peut être utilisé, tel qu'une grille mobile, une grille inclinée, un tambour rotatif ou autre dispositif analogue.