EP0131668A1 - Procédé d'obtention de granulats à partir de scorie d'aciérie - Google Patents

Procédé d'obtention de granulats à partir de scorie d'aciérie Download PDF

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EP0131668A1
EP0131668A1 EP83401447A EP83401447A EP0131668A1 EP 0131668 A1 EP0131668 A1 EP 0131668A1 EP 83401447 A EP83401447 A EP 83401447A EP 83401447 A EP83401447 A EP 83401447A EP 0131668 A1 EP0131668 A1 EP 0131668A1
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Jean-Marie Gaillard
Patrick Leonard
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Industrielle De Recuperation Metallurgique Cirm Cie
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    • C21B2400/05—Apparatus features
    • C21B2400/062—Jet nozzles or pressurised fluids for cooling, fragmenting or atomising slag

Definitions

  • the present invention relates to a process for obtaining aggregates from steel slag, in particular from L.D.
  • US Patent 4,218,201 describes a process for granulating blast furnace slag by blowing air on a stream of liquid slag, using high air flow rates: 500 m 3 / tonne or more, at relative speeds. low: 50 to 140 m / sec. This document does not recommend higher speeds in particular for the reason that higher speeds lead to the formation of wool, which must then be separated.
  • the present invention has as its starting point the unexpected discovery that, under certain very precise conditions, the sending of jets of compressed air under high pressure, that is to say at high speed, makes it possible to obtain rounded granules . It is likely that research in this area has hitherto been discouraged by the high price of compressed air under high pressure, but progress in this area has reduced this obstacle.
  • the object of the invention is therefore to provide a process for obtaining steel slag aggregates according to which the dispersion of the jet of liquid material is obtained neither by the action of water nor in a mechanical manner involving contact liquid with a solid surface.
  • the present invention therefore provides a process for obtaining aggregates from steel slag, in which a liquid stream of slag is dispersed to form droplets, then these droplets are solidified by cooling using jets of cold gas.
  • a liquid stream of slag is dispersed to form droplets, then these droplets are solidified by cooling using jets of cold gas.
  • the liquid current is dispersed using jets of compressed gas under pressure greater than 10 bars directed towards a flow of liquid slag with a thickness of between 10 and 50 millimeters, the jets of compressed air making an angle of at least 40 ° with said flow.
  • the device illustrated in the figure and which is intended for the granulation of slag from the LC steelworks, comprises a liquid slag tank 1, which has at its base an opening 2, provided with an adjustable register, and which makes it possible to send the liquid material in a chute 3, made of refractory material.
  • the bottom of this chute is flat, 40 cm wide, and is inclined to the horizontal by about 40 °. So that with the slag used one can obtain a flow of 2 to 3 tonnes per minute, the sheet of liquid having a thickness of 2 to 3 cm, which corresponds to a flow speed which can be of the order 100 meters per minute.
  • the chute 3 ends with a horizontal edge 4, and at a short distance therefrom, under the chute, are arranged two horizontal injection ramps, 5.6 each formed of a cylindrical tube on a generator of which are mounted a series of injectors 7,6.
  • the injectors are provided with elongated nozzles, yes provide a flattened air jet, and the nozzles are arranged with the long axis of their nozzles in the same plane, so that at a certain distance from the ramp a table is obtained single continuous air for each ramp. More precisely, with nozzles giving a spread jet of 60 °, a continuous ply is obtained approximately 50 mm from the ramp if the distance between the nozzles is 50 mm. If the sprinklers give a spread of 30 °, the continuous sheet is obtained at a distance almost double. The size of the nozzles is 2 to 3 mm.
  • the two ramps are adjustable in position and in direction, and they are arranged so that the liquid flow is reached by the air emitted by each ramp at the moment when this air has formed a continuous sheet.
  • the directions of the sheets emitted by the two ramps converge at a point A which is a few centimeters above the liquid flow, or more precisely, the position that the flow of liquid would reach if the injection ramps were arrested. Point A is a few centimeters beyond the edge of the chute.
  • the angle that the direction of the sheets makes the compressed air with the liquid is adjustable, as we said. Now found that good results were granted with one of the ramps making an angle of 70 ° to 90 ° with the direction of flow of the liquid, and the other making an angle of 90 to 110 ° with the same direction of flow .
  • the ramps 5. 6 are connected to a source of compressed air under high pressure, approximately 16 bars providing a flow rate greater than 20 Nm 3 / minute.
  • nozzles 9 are arranged in the vicinity of the end of the chute. These nozzles are directed not on the flow of the liquid, but on the jet of droplets 10 formed by the action of the ramps 5 and 6.
  • These nozzles 9 are connected to a source of compressed air at relatively low pressure, such as that supplied by the compressed air network of the factory, 4 to 5 bars for example, but it leaves at high flow. Their role is to carry away (10 to 15 meters for example) the slag droplets in the process of solidification or already solidified so as to avoid a heap near the spraying installation. They also, of course, have a role in cooling the product.
  • the compressed air can be replaced by pure water vapor, or by nitrogen which can be found in large quantities near an installation for the separation of gases from the air associated with an oxygen steelworks.

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Abstract

Procédé d'obtention de granulats à partir de scorie d'aciérie.
Le but de l'invention est de produire des granulats en évitant de faire entrer en contact la scorie liquide avec l'eau ou avec une surface solide. Selon l'invention, on opère la dispersion du courant liquide à l'aide de jets de gaz comprimé sous pression supérieure à 10 bars dirigés vers un écoulement de scorie liquide d'une épaisseur comprise entre 10 et 50 millimètres, les jets d'air comprimé faissant avec ledit écoulement un angle d'au moins 40°. De préférence on emploie des buses (7,8) fournissant un jet de gaz en forme de nappe et faisant un angle de 70 à 110°avecla direction de l'écoulement du liquide canalisé par une goulotte inclinée (3).

Description

  • La présente invention est relative à un procédé d'obtention de granulats à partir de scorie d'aciérie, en particulier d'aciérie L.D.
  • Dans le passé la granulation de la scorie d'aciérie se faisait à l'eau : on coupait un jet de scorie liquide avec un écran d'eau à haute pression, et les granules tombaient dans un bassin rempli d'eau.
  • Cette manière de faire a aboutit à des accidents dus à des explosions qui résultaient ce la décomposition de l'eau par du métal en fusion mêlé occasionnellement à la scorie. Divers procédés ont été proposés pour séparer le métal de la scorie et éviter le renouvellement de ces acciaents, mais on préfère actuellement s'orienter vers des solutions utilisant d'autres moyens que l'eau pour le refroidissement de la scorie liquide, et en particulier l'air.
  • Cependant, alors que l'eau, quand elle reçoit un jet de scorie liquide agit d'abord pour disperser ce jet en gouttelettes et ensuite pour refroidir ces gouttelettes et les amener rapidement à l'état de gouttelettes solides, l'air comprimé, aux pressions habituellement utilisées. soit 3 à 8 bars, est incapable d'assurer la pression de ces fonctions, et le jet est en général dispersé de façon mécanique, soit par projection du liquioe à grande vitesse sur une surface solide rigioe, soit en envoyant le liquide à vitesse plus faible sur une surface en déplacement rapide, par exemple un cylindre tournant à grande vitesse. Ces solutions posent des problèmes d'entretien et d'usure.
  • Dans d'autres techniques, et en particulier dans la production de laine de laitier, on sait qu'en envoyant de l'air à grande vitesse sur un écoulement de matière liquide, on forme à partir de celle-ci des filaments longs et fins, qui sont utilisés pour l'isolation.
  • Le brevet US 4.218.201 décrit un procédé de granulation de laitier de haut fourneau par soufflage d'air sur un courant de laitier liquide, en utilisant des débits d'air importants : 500 m3/tonne ou plus, à des vitesses relativement faibles : 50 à 140 m/sec. Ce document déconseille des vitesses supérieures en particulier pour la raison que les vitesses plus grandes entraînent la formation de laine, qui doit ensuite être séparée.
  • La présente invention a pour point de départ la découverte inattendue que, sous certaines conditions bien précises, l'envoi de jets d'air comprimé sous forte pression, c'est-à-dire à grande vitesse, permet d'obtenir des granules arrondis. Il est vraisemblable que les récherches dans cette airection avaient jusqu'ici été découragées par le prix élevé ae l'air comprimé sous forte pression, mais les progrès faits dans ce domaine ont réduit cet obstacle.
  • L'invention a donc pour but de fournir un procédé d'obtention de granulats de scorie d'aciérie selon lequel la dispersion du jet de matière liquide n'est obtenue ni par action de l'eau ni d'une manière mécanique impliquant un contact du liquide avec une surface solide.
  • La présente invention fournit donc un procédé d'obtention de granulats à partir de scorie d'aciérie, dans lequel on disperse un courant liquide de scorie pour former des gouttelettes, puis on solidifie ces gouttelettes par refroidissement à l'aide de jets de gaz froid qui présente la particularité qu'on opère la dispersion du courant liquide à l'aide de jets oe gaz comprimé sous pression supérieure à 10 bars dirigés vers un écoulement de scorie liquide d'une épaisseur comprise entre 10 et 50 millimètres, les jets d'air comprimé faisant avec ledit écoulement un angle d'au moins 40°.
  • Suivant les modalité préférées :
    • - les jets de gaz à haute pression sont disposés pour former une nappe continue de gaz à grande vitesse qui vient frapper l'écoulement de scorie liquide,
    • - les jets ou la nappe de gaz à haute pression font un angle compris entre 70 et 110° avec la direction de l'écoulement liquide,
    • - après avoir dispersé le courant liquide à l'aide du gaz à haute pression, on entraîne les gouttelettes solidifiées ou en cours de solidification vers une aire de réceDtion à l'aide d'un débit important de gaz émis sous faible pression.
  • L'invention sera exposée plus en détail en s'aidant d'un exemple pratique. non limitatif, de réalisation conforme à l'invention, illustré par la figure unique, qui est une vue de côté très schématisée du dispositif pour la mise en oeuvre de l'invention.
  • Le dispositif illustré à la figure et qui est destiné à la granulation de laitier d'aciérie L.C., comprend un réservoir à scorie liquide 1, qui présente à sa base une ouverture 2, pourvue d'un registre réglable, et qui permet d'envoyer la matière liquide dans une goulotte 3, en matière réfractaire. Le fond de cette goulotte est plat, d'une largeur de 40 cm, et elle est inclinée sur l'horizontale d'environ 40°. Si bien qu'avec la scorie utilisée on peut obtenir un écoulement de 2 à 3 tonnes par minute, la nappe de liquide ayant une épaisseur de 2 à 3 cm, ce qui correspond à une vitesse d'écoulement qui peut être de l'ordre de 100 mètres par minute.
  • La goulotte 3 se termine par un bord horizontal 4, et à faible distance de celui-ci, sous la goulotte,sont disposées deux rampes horizontales d'injection, 5,6 formées chacune d'un tube cylindriaue sur une génératrice duquel sont montés une série d'injecteurs 7,6. Les injecteurs sont pourvus d'ajutages allongés, oui fournissent un jet d'air aplati, et les gicleurs sont disposés avec le grand axe de leurs ajutages dans le même plan, si bien qu'à une certaine distance de la rampe on obtient une nappe unique d'air continue pour chaque rampe. Plus précisément, avec des ajutages donnant un jet étalé de 60°, une nappe continue est obtenue à 50 mm environ de la rampe si l'écart entre les gicleurs est de 50 mm. Si les gicleurs donnent un jet étalé de 30°, la nappe continue est obtenue à une distance à peu près double. La dimension des gicleurs est de 2 à 3 mm.
  • Les deux rampes sont réglables en position et en direction, et on les dispose de façon que l'écoulement de liquide soit atteint par l'air émis par chaque rampe au moment où cet air a formé une nappe continue. Les directions des nappes émises par les deux rampes convergent en un point A qui est à quelques centimètres au-dessus de l'écoulement de liquide, ou plus précisément, de la position qu'atteindrait l'écoulement de liquide si les rampes d'injection étaient arrêtées. Le point A est à quelque centimètre au-delà du bord de la goulotte. L'angle que fait la direction des nappes c'air comprimé avec le liquide est réglable, comme on l'a dit. Or a constaté que de bons résultats étaient octenus avec une des rampes faisant un angle de 70° à 90° avec la direction d'écoulement du liquide, et l'autre faisant un angle de 90 à 110° avec la même direction d'écoulement.
  • Les rampes 5. 6 sont reliées à une source d'air comprimé sous forte pression, 16 bars environ fournissant un débit supérieur à 20 Nm3/minute.
  • D'autres buses 9, dont une seule est représentée sont disposées au voisinage de l'extrémité de la goulotte. Ces buses sont dirigées non pas sur l'écoulement du liquide, mais sur le jet de gouttelettes 10 formé par l'action des rampes 5 et 6. Ces buses 9 sont reliées à une source d'air comprimé à pression relativement faible, telle que celle qui est fournie par le réseau d'air comprimé de l'usine, 4 à 5 bars par exemple, mais elle sort à grand débit. Leur rôle est d'entraîner au loin (10 à 15 mètres par exemple) les gouttelettes de scorie en cours de solidification ou déjà solidifiées de façon à éviter un amoncellement à proximité de l'installation de pulvérisation. Elles ont aussi, bien entendu, un rôle dans le refroidissement du produit.
  • Les essais effectués avec une scorie L.D. dont la composition en poids était la suivante, Fe total 18%, CaO 46%, MgO 7,5%, MnO 5,5%, P205 1,5%, A1203 0,02%, S 0,1% ont abouti à la formation d'un granulat formé de billes de 0,15 à 5 mm, sphériques, pleines, vitrifiées en surfaces. Sous cette forme, la scorie d'aciérie présente de grandes facilités de manipulation, elle peut être recyclée dans l'usine, elle peut aussi être utilisée en cimenterie. Dans ce cas, elle peut être introduite directement dans le four de calcination, sans devoir passer dans le décarbonateur.
  • L'invention peut être mise en oeuvre sous plusieurs variantes. En particulier, l'air comprimé peut être remplacé par de la vapeur d'eau pure, ou bien par de l'azote qu'on peut trouver en grande ouantité à proximité d'une installation de séparation des gaz de l'air associé à une aciérie à l'oxygène.

Claims (6)

1. Procédé d'obtention de granulats à partir de scorie d'aciérie, dans lequel on disperse un courant liquide de scorie pour former des gouttelettes, puis on solidifie ces gouttelettes par refroidissement à l'aide de jets de gaz froid, faisant avec ledit écoulement un angle d'au moins 40. et de préférence compris entre 70 et 110°, caractérisé en ce qu'on opère la dispersion du courant liquide à l'aide de jets de gaz comprimé sous pression supérieure à 10 bars dirigés vers un écoulement de scorie liquide d'une épaisseur comprise entre 10 et 50 millimètres.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les jets de gaz à haute pression sont disposés pour former une nappe continue de gaz à grande vitesse qui vient frapper l'écoulement de scorie liquide.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'après avoir dispersé le courant liquide à l'aide de gaz à haute pression, on entraîne les gouttelettes solidifiées ou en cours de solidification vers une aire de réception à l'aide d'un débit important de gaz émis sous faible pression.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le gaz à haute pression utilisé est envoyé sous 16 à 32 bars avec un débit minimum de 20 Nm3/minute.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le gaz à haute pression est de l'air comprimé.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le gaz à haute pression est de l'azote.
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