Procédé de fabrication de ferro-alliages à basse teneur en carbone, et en particulier de ferrochrome. On sait que la fabrication .des ferro- alliages à basse teneur en carbone comporte en général deux phases distinctes: dans la première phase, on fabrique un alliage riche en silicium -du métal à allier, par exemple en réduisant par le carbone au four électrique un mélange convenable -de minerai du métal à allier et de silice, avec généralement addi tion de chaux pour fluidifier le laitier formé.
L'alliage obtenu dans cette première phase est pauvre .en carbone. Dans la deuxième phase, on traite le silico-alliage obtenu dans la première phase au moyen d'un ,laitier riche en oxyde du métal d'alliage, dans ,le but d'éli miner le .silicium et -d'obtenir finalement un ferro-ailliage pauvre à. la fois en carbone et en silicium.
Dans les procédés anciens, la seconde phase opératoire était souvent effectuée -dans des fours et l'on procédait à plusieurs dé crassages successifs, ou bien on laissait systé- manquement dans le laitier final des quan tités importantes d'oxydes. Dans tous ces pro cédés, cette phase opératoire conduisait à de mauvais rendements en métaux d'alliages par suite de l'épuisement insuffisant des laitiers en oxydes de ces. métaux.
Plus récemment, la Société .demanderesse a proposé, -en- vue d'accélérer la deuxième phase et d'augmenter son rendement, de réali ser, entre le silico-alliage fondu et le laitier fondu, un intermélange énergique ou même un brassage violent amenant rapidement l'équilibre entre le métal -et le laitier.
Cepen dant si, dans un tel procédé, on cherche à descendre à des teneurs très basses en sili cium dans ,l'alliage final, on est encore obli gatoirement amené à laisser dans le laitier -des quantités d'oxyde qui, quoique très infé rieures à celles que donnerait un traitement effectué sans intermélange énergique ou sans brassage violent, sont encore relative- ment importantes.
C'est ainsi par exemple que. si l'on veut fabriquer par ce procédé un ferrochrome à. basse teneur en silicium, on est conduit à .laisser dans le laitier final des teneurs en Cr,03 variant entre 4 et 8%. Aussi a-t-on recours généralement, dans les divers procédés ci-dessus rappelés, à un re- charaement du laitier (le désiliciation insuf fisamment épuisé en oxydes, dans le four à silico-alliage où on le réduit à nouveau.
Mais cette manière de faire conduit à. une augmen- tation du prix de revient de l'élaboration du silico-alliabe.
La présente invention a. pour objet un procédé de fabrication de ferro-a.lliages à basses teneurs en carbone qui permet à la fois une marche très économique du four à silieo- alliage, l'obtention d'une teneur finale en silicium du ferro-alliage aussi faible qu,,2 l'on veut et, en même temps, un épuisement quasi- total en oxydes métalliques de la scorie uti lisée pour la désiliciation.
Selon ce procédé, on élabore un alliage de silicium avec le métal à allier au fer, puis on désilicie en deux stades le silico-alliage ainsi obtenu, au moyen d'un laitier à base du minerai du métal à allier considéré et d'une base non volatile, à savoir:
un premier stade comportant un brassage entre le silico- alliage et ,le laitier provenant du deuxième stade d'une coulée précédente, premier stade au cours duquel ce laitier est pratiquement épuisé en oxyde du métal d'alliage et le silico-alliage, partiellement désilicié, et un deuxième stade comportant un traitement de ce silico-alliage partiellement désilicié, à l'aide d'un laitier frais à base de minerai du métal à allier et de la base non volatile,
et dans lequel .le silico-alliage est désilicié jus qu'à. la. teneur finale désirée en silicium.
L'élaboration du silico-alliage peut être réalisée en soumettant un mélange de quartz et de minerai du métal à allier, à une réduc tion par le carbone en marche d'allure acide, sans addition de laitier résiduel.
Le fer du ferro-alliage, final provient soit du minerai du métal à allier mis en oeuvre pour la fabrication du silico-alliage à dési- licier. par exemple du minerai de chrome, soit du minerai mis en couvre pour la fabrication du laitier frais, par exemple du minerai de chrome, soit d'adjonction de riblons, soit (le deux de ces sources ou de toutes les trois.
Le procédé objet de l'invention comprend donc essentiellement trois phases: fabrication (lu silico-alliage, premier stade de désilicia- tion. deuxième stade de désiliciation. Ce pro cédé assure, grâce à la. combinaison de ces trois phases, l'obtention de ferro-alliages à basse teneur en carbone avec un rendement total en métal d'alliage extrêmement élevé et un prix de revient nettement inférieur à celui (les procédés connus.
Il est applicable à la fabrication de tout ferro-alliage à basse te neur en carbone: ferrochrome. ferro-manba- nése, ferro-titane, ferro-molybdène, etc. Tou tefois, dans la. manière de mettre en aeuvre le procédé décrit ci-après. on se référera plus spécialement à la fabrication de ferrochrome, mais il est bien entendu que les explications données s'appliquent, avec.
les changements nécessaires, également à la fabrication d'au tres ferro-alliages, par exemple de ferro- nickel, de ferro-titane, de ferro-moly bdène.
La première phase consistant dans la for mation du silico-chrome se caractérise no tamment en ce qu'elle ne nécessite pratique ment la mise en oeuvre que de matières fraî ches, à savoir du minerai de chrome et du quartz, sans utilisation de vieux laitiers ni adjonction obligatoire de fluidifiants.
Les phases subséquentes de désiliciation ne don nent en effet finalement. lieu à aucun résidu riche en oxyde de chrome et susceptible d'être rechargé au four à silico-chrome, car les lai tiers utilisés pour cette désiliciation sont com plètement épuisés en oxydes.
Dans les pro cédés anciens, où l'on réutilisait au four à silico-chrome le laitier résiduel de l'opération de désiliciation, la. proportion importante de chaux contenue dans ce laitier conduisait à une dépense supplémentaire d'énergie pour le refondre et entraînait la nécessité d'effec tuer .la réduction à température relativement élevée par suite de l'enrichissement en chaux du lit de fusion et de la diminution de la teneur en silice libre. L'expérience a montré que la réduction du mélange :de minerai :
de chrome et de quartz s'effectue dans des con ditions très favorables en marche d'allure acide, l'opération pouvant en outre être con duite à une température moins élevée, pour une même teneur en silicium du silico-alliage, qu'avec des laitiers riches en chaux, :et sans qu'il soit nécessaire :d'ajouter des fluidi fiants.
A titre @d'in:dication, la consommation de courant dans l'opération de fabrication, à l'aide -d'un four électrique, du silico-chrome, conformément à l'invention, se trouve réduite de 20 à,30 %o par rapport à celle des procédés anciens, ce qui constitue une économie consi dérable et accroît la capacité de production du four.
De plus, cette :marche d'allure acide pré sente l'avantage qu'à teneur égale :en silicium le silico-chrome obtenu présente une teneur en carbone inférieure à celle que l'on obtient dans les procédés anciens.
Ceci permet donc, ou bien de fabriquer des silico-chromes et, par suite, des ferrochromes, à teneur plus basse en carbone, ou bien, pour -des teneurs équivalentes en carbone, de partir de silico- chromes à teneurs plus faibles en silicium, ce qui constitue un avantage économique sup plémentaire, :du fait -de la diminution de :la quantité :de quartz à réduire.
Il convient toutefois :de souligner que la marche acide ci-dessus, décrite pour -la fabri cation du silieo-chrome, n'est rendue économi quement possible que grâce au fait que les mesures prévues par l'invention pour la :dé siliciation :de :ce silico-chrome assurent un épuisement quasi-total du laitier résiduel en oxyde de chrome.
La -deuxième phase :du procédé comporte une désiliciation partielle du silico-chrome fabriqué dans la première phase. Cette dési- liciation s'effectue à ,l'aide -du ,laitier de dési- liciation provenant @de la troisième phase d'une coulée précédente et qui se trouve déjà partiellement épuisé en oxyde de chrome, mais en renferme encore :des quantités impor tantes.
Le traitement s'effectue avantageuse ment par intermélange énergique ou par brassage violent du silico-chrome fondu et du laitier fondu, conformément à un des procé dés connus précédemment décrits par la de manderesse, procédés dans lesquels il y a interpénétration plus ou moins poussée du métal et @du laitier, plus ou moins .divisés, par exemple brassage par versement violent de haut et en gros, jet -du métal fondu dans le laitier fondu,
intermélange énergique dans un appareil qui comporte deux récipients pro fonds ouverts par le haut et accolés l'un à d'autre par leurs bords de manière que les axes de ces récipients fassent :entre eux un angle assez grand pour qu'en rendant ces deux récipients solidaires d'un même axe d'oscillation on puisse, en faisant osciller rapidement l'ensemble qu'ils forment ainsi, verser assez énergiquement le contenu d'un récipient :dans l'autre récipient et inverse ment pour qu'il se produise une forte inter pénétration des -matières fondues ou des ma tières fondues et des matières solides, versées d'un récipient dans l'autre.
Dans un tel ap pareil on peut, notamment, charger une partie des éléments réagissants à l'état solide, l'autre partie à l'état liquide, etc. L'inter- mélange énergique ou le brassage violent con- duisient, comme il a été,dit, à un épuisement quasi-total du laitier en Cr2O3 et à une dési- liciation seulement partielle du silico-chrome.
Enfin, dans la troisième phase du pro cédé, le silico-chrome partiellement désilicié au cours :de la deuxième phase ci-dessus est repris et traité par un laitier à base @de mine rai de chrome et -de chaux. Ce traitement peut s'effectuer d'une manière quelconque soit avec intermélange énergique ou brassage violent, ce qui est toujours préférable, soit sans intermélange énergique ou sans bras sage violent.
L'opération peut être faite Éo- tamment dans l'appareil décrit :ci-dessus ou dans tout autre appareil d'intermélange éner gique, ou même simplement dans une poche en versant violemment. -de haut et en gros jet, le métal sur le laitier placé dans le fond d'une poche, ou dans un four, par tout pro cédé connu, soit à partir de silico-chrome à l'état solide, soit à partir de silico-chrome à l'état fondu, .le laitier étant chargé en partie ou en totalité à l'état fondu.
La quantité de minerai de chrome à mettre en jeu est déter minée de telle manière que, pratiquement, les quantité d'oxydes réductibles contenus dans ce minerai (Cr20, I' e0) correspondent stoe- chiométriquement à la quantité totale de sili cium à, éliminer d'une charge de silico-chrome initiale. La proportion de chaux sera d'au tant plus élevée, en règle générale, que la teneur finale désirée en silicium sera faible, et que la teneur en Cr_,O;; dans la troisième phase sera- plus élevée.
La. quantité de chaux à ajouter dépend également de la. composition du minerai. La. chaux peut être remplacée partiellement par d'autres éléments basique tels, par exemple, que la magnésie.
Au cours de ce dernier traitement., la dé- si.liciation du silico-chrome peut être poussée jusqu'au point désirable, la teneur finale en silicium atteinte étant d'autant plus faible que la teneur en éléments basiques et en Cr_,0'.; du laitier est plus élevée.
Comme. dans cette troisième phase, on peut sans inconvé nient aboutir à une teneur en Cr-Os relati vement élevée du laitier résultant - celui-ci devant être réutilisé dans la. deuxième phase de l'opération suivant et y être épuisé pres que totalement en oxyde de chrome - on conçoit que la quantité d'éléments basiques, et. en particulier de chaux, à mettre en aeuvre sera moins grande, pour l'obtention d'une te neur finale en silicium déterminée, que dans les anciens procédés.
Il ressort clairement de ce qui précède que, grâce à. la. mise en eeuvre combinée des deux phases de désiliciatiou, conformément à l'in vention, la.
quantité de minerai de chrome à mettre en jeu pour la désiliciation ne dépasse pas pratiquement celle qui correspond stoe- chiométriquement, en ce qui concerne les oxydes métalliques réductibles, à la, quantité de silicium à éliminer, et que ce minerai est totalement épuisé en chrome au cours de la deuxième phase du procédé (premier stade de désiliciation). On n'a donc plus à repasser au four à silico-chrome de laitiers résiduels plus ou moins riches en oxydes, ce qui per- met, comme il a été dit plus haut,
de réaliser avantageusement une marche de ce four d'al lure acide.
Il convient de remarquer que si les trois phases du procédé objet de l'invention se suc ciGent nécessairement dans l'ordre indiqué lorsqu'on les considère dans leur application à la, fabrication et au traitement d'une même quantité de silico-chrome, la mise en oeuvre de ce procédé peut par contre donner lieu à des variantes en ce qui concerne leur sucees- sion matérielle dans le temps, ainsi que le montrent les divers modes de réalisation dé- erits, ci-après à titre d'exemples non limi tatifs:
Ier iuode <I>de</I> réalisation: On utilise une installation comprenant un four de fabrication de silico-chrome, un four de fusion de minerai de chrome et un appa reil d'interanélange énergique,
par exemple du type précité qui comporte deux récipients profonds ouverts par le haut et accolés l'un à l'autre par leurs bords de manière que les axes @de ces récipients fassent entre eux un angle assez grand pour qu'en rexidant ces deux récipients solidaires d'un même axe d'oscillation on puisse, en faisant osciller rapidement ,l'ensemble qu'ils forment ainsi,
verser assez énergiquement le contenu d'un récipient dans l'autre récipient et inverse ment pour qu'il se produise une forte inter pénétration des matières fondues ou des ma tières fondues et des matières solides, ver sées d'un récipient dans l'autre.
A la fin de la troisième phase d'une opération précé dente, on a laissé dans l'appareil d'inter mélange énergique le laitier provenant de cette phase, et qui contient encore des pro portions substantielles d'oxydes réductibles et on charge dans cet appareil du. -silico- chrome provenant du four à silico-chrome. Cet alliage peut être introduit dans l'appareil à l'état liquide, ou à l'état solide. ce qui per met de rendre la marche de l'appareil indé pendante, dans le temps, de celle du four.
Après l'intermélange énergique du silico- chrome et du laitier, on élimine ce dernier, on le remplace par du minerai de chrome fondu provenant :du four -de fusion de mine rai et on procède à un nouvel intermélange énergique en ajoutant de la chaux à l'état solide. Lorsque la réaction est terminée, on coule le ferro-alliage désilicié et il reste dans l'appareil un laitier fondu prêt,à servir pouf la coulée suivante.
Dans ce mode de réalisation de l'inven tion, l'ordre -dans lequel se succèdent maté riellement les trois phases coïncide avec celui qui caractérise le schéma -du procédé. 2me <I>mode de réalisation:</I> On utilise une installation comportant un four de fabrication de slico-chrome, un four de fusion de laitier et un appareil d'inter- mélange énergique.
A la différence de ce qui a lieu dans le mode -de réalisation précédent, le si!lico-chrome partiellement désilicié au cours de la deuxième phase .du procédé est, à chaque opération, coulé, stocké et broyé.
On dispose donc d'une manière permanente de silico-chrome à l'état broyé et partielle- ment désilicié. La suite des opérations est, dans ce cas, la suivante: On prélève -dans le four -de fusion de lai tier une quantité déterminée de laitier fondu à base -de minerai de chrome et de chaux, et on l'introduit dans l'appareil @d'intermélange énergique, en même temps que du silieo- chrome partiellement désilicié, à l'état broyé.
On effectue un intermélange énergique qui provoque la désiliciation finale du silico- chrome, réalisant ainsi la troisième phase du procédé. Le ferrochrome obtenu est éliminé de l'appareil, tandis que le laitier résultant y est maintenu. On prélève alors au four à silico-chro#me la quantité nécessaire de cet alliage -et on l'introduit dans l'appareil.
On intermélange énergiquement -de manière à réaliser l'épuisement total du laitier en Cr2O3 (deuxième phase du procédé). Cet inter mélange énergique terminé, on élimine, d'une part, le laitier épuisé et, d'autre part, le silico- chrome, partiellement .désilicié, que l'on laisse -solidifier et que l'on stocke en vue -d'opéra tions ultérieures.
On remarque, dans ce mode de réalisation, que Tordre dans lequel les deux phases -de désiliciation se succèdent matériellement dans l'appareil d'intermélange énergique est in versé par rapport à celui qui est suivi -dans le mode :de réalisation précédent.
3me <I>mode de réalisation:</I> On dispose d'une installation comprenant un four -de fabrication -du silico-chrome, un four de fusion @de silico-chrome et un appa reil d'intermélange énergique. Comme -dans le mode .de réalisation précédent, le silico- chrome partiellement -désilicié provenant de la -deuxième phase -du procédé est, à chaque opération, .coulé et stocké.
La suite,des opé rations s'effectue de la manière suivante: Le silico-chrome partiellement désilicié est introduit dans le four de fusion en même temps que les éléments constitutifs du laitier: minerai de chrome et eh-aux.
Une fois ces éléments fondus, on les laisse agir pendant un temps suffisant pour que la teneur finale désirée en silicium soit atteinte (troisième phase du procédé), la quantité de minerai de chrome introduite dans le four étant choisie telle qu'il reste dans le laitier, en fin d'opé ration, une quantité importante de Cr#!03. Le ferrochrome obtenu est coulé hors @du four.
Le laitier restant est prélevé et introduit dans l'appareil d'intermélange énergique, en même temps que .du silico-chrome provenant du four de réduction et que l'on peut du reste charger soit à l'état liquide, soit à l'état solide.
On intermélange énergiquement pendant deux minutes environ, réalisant ainsi la deuxième phase du procédé (désiliciation partielle du silico-chrome et épuisement du laitier en Cr2O3). Le laitier épuisé est éliminé et le silico-chrome partiellement désilicié est coulé et stocké en vue d'opérations ultérieures.
Pans ce mode de réalisation, comme dans le précédent, l'ordre dans lequel files deux phases de @désiliciation se succèdent -dans le temps est inversé par rapport à celui .dans lequel elles se succèdent sur une même quan tité -de slico-chrome. Voici un exemple non limitatif de mise en oeuvre du procédé objet de l'invention: On a élaboré au four à silico-chrome, à partir d'une charge comportant:
150 parties en poids de minerai de chrome, 190 parties en poids de quartz et 98 parties en poids de coke un silico-ehrome de composition: Si = 45 C = 0.(130 % Cr = 40 le reste étant constitué principalement par du fer. D'autre part, on a. fondu -dans un four à fusion de laitier un mélange -de 103 parties en poids de minerai de chrome et 80 parties en poids de chaux.
On a chargé alors clans un appareil d'inter- mélange énergique tel que celui décrit ci- dessus 1500 kg du mélange fondu ci-dessus et 410 kg de silico-chrome partiellement dési- lieié provenant d'opérations précédente: et ayant la composition suivante Si --- 33 Cr = 51% C =<B>0,027</B> le reste étant principalement du fer.
Ce silico- chrome était à. l'état solide; il avait été préalablement broyé de façon à traverser entièrement un tamis ayant 5 mm d'ouverture de mailles. Après 2 minutes d'intermélange énergi que, on a obtenu 560 kg environ -de ferro- chrome titrant: Si = 0,12 C = 0,024 Cr = 73,50 Ce ferrochrome avait donc des teneurs très basses en silicium et en carbone.
On l'a coulé en laissant le laitier dans l'appareil. Ce laitier avait comme analyse: Cr10,, = 7 % Si0_ = 25% Fe0 = 0.20% :\l_0,, = 9,5(l% Cao = 46 MgO = 11,50 Sur ce laitier, on a versé 365 kg .de silico- chrome liquide provenant du four à silico- chrome et dont la composition a été donnée plus haut.
Après \) minutes d'intermélange énergi que, on a. obtenu 39:5 kg de silico-chrome par tiellement désilicié titrant: Si = 32 Cr = 52 % C = 0,027 Le laitier résiduaire a été évacué. II ne renfermait plus que 0,50% de Cr,z03 et 0,14% de FeO. Il avait, par conséquent, été parfaitement épuisé en oxydes réductibles.