EP1287168A1 - Iron ore reduction method and installation therefor - Google Patents

Iron ore reduction method and installation therefor

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Publication number
EP1287168A1
EP1287168A1 EP01933488A EP01933488A EP1287168A1 EP 1287168 A1 EP1287168 A1 EP 1287168A1 EP 01933488 A EP01933488 A EP 01933488A EP 01933488 A EP01933488 A EP 01933488A EP 1287168 A1 EP1287168 A1 EP 1287168A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
grid
zone
gas
deposited
gases
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01933488A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Bernard Vanderheyden
René Munnix
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Original Assignee
Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL filed Critical Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Publication of EP1287168A1 publication Critical patent/EP1287168A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0046—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes making metallised agglomerates or iron oxide
    • C21B13/0053—On a massing grate
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen

Definitions

  • the present invention relates to a method of reducing iron ores, as well as an installation for its implementation.
  • an iron sponge is a ferrous material obtained by a reduction operation, called direct, from iron oxide.
  • iron oxide comes from minerals, where it is accompanied by various undesirable substances that form gangue.
  • an interesting source of iron oxide is also constituted by the surface oxides collected at different stages of the steel manufacturing processes, such as mill straws and washing sludge. This category of oxides does not have any gangue, but it is frequently loaded with impurities such as residues of oils or greases.
  • the iron sponge is currently attracting increasing interest, in particular with a view to its use in converters, in alternative processes for the production of cast iron and in electric steel furnaces.
  • the metallic charge of electric steel furnaces has mainly consisted of scrap.
  • the quality of these scrap tends to deteriorate, in particular because of their content of alloying elements which may be undesirable for the steels envisaged.
  • the price of scrap varies sometimes considerably, depending not only on their quality but also on their availability, which can compromise the supply of steelworks in particular.
  • the present invention relates to a method for manufacturing an iron sponge, which is based on the economically acceptable use of a gaseous carbon reducing agent. In addition, this process fits better within the framework of compliance with environmental standards through judicious use of the gaseous emissions generated.
  • the very high productivity of the process of the present invention makes it possible to reduce the impact of the investments relating thereto in the calculation of the cost price of the iron sponge produced.
  • a method of reducing iron ores with a view to manufacturing iron sponge, in which a gaseous carbon-reducing agent is used is characterized in that a charge comprising iron ore is deposited.
  • iron on a grid in that said grid is moved in order to pass said load through at least 3 separate treatment zones, the first zone comprising an operation for constituting the load on the grid, the last comprising a load unloading operation comprising reduced iron ore outside the grid, the intermediate zone or zones comprising on the one hand operations for supplying gaseous fluids, called incoming gases, including a hot gaseous carbonaceous reducing agent and passing forced said gas flow through the charge located on the grid, and secondly gaseous fluid capture operations resulting from said aforementioned forced passage, called outgoing gases, and so as to bring said ore to a temperature between 850 ° C and 1300 ° C, preferably between 1050 ° C and 1150 ° C, and in that said charge is kept at this temperature until a metallization rate of
  • the metallization rate is the ratio between the percentage of metal iron [Fe] and the percentage of total iron.
  • grid should be considered as a support element for the iron ore load.
  • said grid can on the one hand be traversed by a gas flow and, on the other hand, serve to transfer the charge through the various treatment zones.
  • the charge deposited on the grid successively passes through at least one zone in which the temperature of the incoming gas is 450 ° C ⁇ 150 ° C, at least one zone in which the temperature of the incoming gas is 500 ° C ⁇ 150 ° C, at least one zone in which the temperature of the incoming gas is 1200 ° C ⁇ 150 ° C, and at least one zone in which the temperature of the incoming gas is 1000 ° C ⁇ 200 ° C.
  • the charge deposited on the movable grid comprises iron ore, which is preferably hematite partially hydrated and adequately prepared to form said charge.
  • the load deposited on the grid in the loading area comprises ore composed mainly by volume of iron ore calibrated between 5 mm and 40 mm, preferably between 5 mm and 10 mm.
  • the iron ore can also be incorporated into the charge deposited on the movable grid in the form, for example, of pellets or granules.
  • both the pellets and the granules are obtained by a pelletizing operation.
  • the pellets have a relatively homogeneous volume structure while the granules have an element acting as a nucleus and serving as a bonding base for finer particles.
  • the charge deposited on the grid in the loading area comprises iron ore pellets with a diameter between 5 mm and 20 mm, preferably between 5 mm and 10 mm.
  • the charge deposited on the grid in the loading area comprises granules of iron ore of calibrated between 2 mm to 10 mm, preferably between 4 mm at 7 mm.
  • a load is deposited on the grid consisting of a layer whose thickness is between 150 mm and 600 mm, preferably between 300 mm and 500 mm.
  • a layer is deposited on the grid and the charge is deposited on said protective layer.
  • the protective layer has a double role, on the one hand it prevents the passage of the charged materials through the grid and, on the other hand, it prevents the bonding of the materials constituting the charge in the event of partial melting of these. this.
  • the protective layer has a thickness between 30 mm and 100 mm, preferably between 40 and 60 mm.
  • the protective layer comprises at least one of the following elements, cooked pellets, calibrated ore pre-reduced or not or calibrated scrap, this alone or in combination with one or more of the above.
  • the protective layer is formed with constituents whose particle size is between 5 mm and 40 mm, preferably between 10 mm and 15 mm.
  • An advantageous procedure for producing the protective layer consists in using elements resulting from what is called “the upper particle size section” resulting from a grinding operation of at least a part of the iron ore to be reduced. These elements are "larger” and serve in the protective layer of stops to prevent the fall of the load elements through the movable grid.
  • a carbonaceous substance preferably carbon or coke dust
  • a carbonaceous substance is incorporated into the charge deposited on the mobile grid, in a proportion of between 1 kg and 40 kg of carbon present in said carbonaceous substance per tonne of iron ore loaded before reduction.
  • This variant in the composition of the charge makes it possible to obtain satisfactory reduction conditions for said iron ore charge, that is to say with a metallization rate at unloading greater than 60%, even during use. of forced gas flows through said charge which have a low reducing potential, for example due to the presence of C02 and / or H20.
  • the previous alternative for carrying out the charge is particularly advantageous when using oxygen-coal burners which generate reducing gases containing C02 at a rate of 2% to 20% by volume of gas from the burner.
  • After loading the grid it plays a role of means of transport for successively passing the load deposited in areas whose conditions are controlled both in temperature and in composition of the incoming gases passing through the load.
  • the iron ore heats up on contact with the incoming gases, i.e. those which are sucked through the layer forming the charge, and is successively reduced to magnetite, wustite and finally metallic iron.
  • the filler it is necessary to bring said filler to temperatures between 850 ° C and 1300 ° C, preferably between 1050 ° C and 1150 ° vs.
  • the flow of incoming gas forced through the load in at least one treatment zone is constituted at least partially by outgoing gas captured under the grid, preferably said gas captured has undergone at least one treatment such as washing, desulfurization, drying, dusting, reheating or decarbonation.
  • washing / drying and / or decarbonation treatments carried out on the outgoing gas aim to restore the reducing potential of said gas before its recycling to a charge treatment zone on the grid.
  • the captured gas is not heated before its recycling to a treatment zone where it is forced to pass through the charge, it is advantageous to mix it with gas from a gasification of coal in order to cool the latter to a temperature useful for passing through the load, that is to say of the order of 1200 ° C ⁇ 150 ° C or 1000 ° C ⁇ 200 ° C.
  • the aforementioned operation of mixing the gas with gas from a gasification makes it possible to reduce, or even to eliminate the addition of water vapor which is generally used as a cooling agent.
  • the flow of incoming gas forced through the charge in an area located directly after the loading area is constituted at least partially by fumes generated by the combustion of outgoing gas captured under the grid, preferably said captured outgoing gas is chosen from the outgoing captured gases whose reducing potential is the lowest, for example with low presence of CO, advantageously said captured gas has undergone at least washing or dusting .
  • hot reducing gas is produced from coal in a gasifier and said reducing gas obtained is used to constitute, at least in part, the gaseous carbon-reducing agent which is forces the passage through the layer constituting the charge which is deposited on the movable grid, said gasifier being preferably supplied either with superoxygenated air, or with technical or pure oxygen.
  • the main advantage of using a gasifier to generate the reducing gas is that one can produce a reduced iron or DRI of very high quality, because having a low content in both gangue and sulfur. This result is linked to the material and conceptual possibility of being able to eliminate directly at the level of the gasifier the ash and the sulfur of the coal used in said gasifier, which are no longer present in the DRI obtained on the movable grid.
  • At least one load treatment zone on the movable grid there is produced in at least one load treatment zone on the movable grid, preferably these are zones in which the temperature of the incoming gas is greater than 800 ° C, a hot reducing gas by means of one or more “oxygen-carbon” burners, said burners using either oxygenated air or pure oxygen, or a mixture of the two, preferably supplied with pulverulent carbon, and said reducing gas obtained is used to constitute, at least in part, the gaseous carbon reducing agent, the passage of which is forced through the layer constituting the charge which is deposited on the movable grid.
  • a hot reducing gas by means of one or more “oxygen-carbon” burners, said burners using either oxygenated air or pure oxygen, or a mixture of the two, preferably supplied with pulverulent carbon, and said reducing gas obtained is used to constitute, at least in part, the gaseous carbon reducing agent, the passage of which is forced through the layer constituting the charge which is deposited on the movable grid.
  • water vapor is used to control the temperature of the hot reducing gas produced in a gasifier or by “oxygen-carbon” burners during the constitution of the flow.
  • gas forced through the charge preferably the water vapor is generated by a steam boiler, the fuel of which consists, at least in part, of gases leaving the layer forming the charge and captured under the movable grate , preferably said captured outgoing gases come from one or more zones in which the outgoing gases are too poor in CO to be able to be used as reducing gases, for example in direct recycling, and too rich in C02 to be able to be decarbonated at lower costs, typically this is equivalent to 20% ⁇ % CO ⁇ 40% and 35 ⁇ % C02 ⁇ 55% on dry gas.
  • the fact of capturing at least part of the gases leaving the layer deposited on the movable grid and of reusing it either by mixing it with the gaseous flow forced to pass through said layer, or as fuel for generating steam, either to generate hot fumes that can be used for preheating the load allows on the one hand to optimize the use of the reducing and calorific power of said gases and on the other hand to minimize the atmospheric emission of pollutants such as CO.
  • the vacuum created below the grid and / or the speed of movement of the mobile grid is modulated so as to obtain a reduced ore having a rate in the unloading zone.
  • metallization of between 60% and 100%, preferably between 85% and 95%.
  • the reduced ore is commonly called DRI.
  • the DRI obtained is discharged on the movable grid directly to a melting furnace.
  • the preceding modality makes it possible to optimize the use of the sensible heat of the DRI in a non-negligible manner, because during its unloading said DRI is at a temperature between 800 ° C and 1200 ° C. Consequently, this direct transfer operation to a melting furnace has the effect of favorably influencing the energy balance of said melting furnace.
  • the description which follows relates to a preferred method of implementing the method of the invention, in which the movable grid successively crosses 6 zones, namely a loading zone, four zones dedicated to the treatment of the load, with a view to proceed with the reduction of the iron ore, and an unloading zone, respectively called zones 1, 2, 3, 4, 5 and 6.
  • zones 1, 2, 3, 4, 5 and 6 respectively called zones 1, 2, 3, 4, 5 and 6.
  • the various physical states of the iron ore to be reduced have been schematized and identified by the usual chemical formulas. Thus along the grid path, the ore passes from Fe203 to Fe204, then FeO and finally the Fe form.
  • the operation of the process is considered in the case of running in steady state, that is to say after a start-up phase during which the process is loaded and operated until a state of running in steady state is obtained.
  • which all the movable grid carries a layer forming the charge both in the loading area and in the unloading area.
  • a movable grid (G) successively passes through a loading area, four processing areas and an unloading area, preferably deposited continuously and in thickness constant, in the first so-called loading zone (Z1), on the movable grid (G) a layer comprising iron ore in order to constitute the load (C) to be reduced
  • the grid (G) is moved, preferably continuously , so as to pass the load (C) through the movement of the movable grid (G) from the loading area (Z1) to the unloading area (Z6) passing successively through the treatment areas (Z2 ), (Z3), (Z4) and (Z5)
  • the temperature of the gas flow forced to pass from top to bottom is regulated through the charge (C) deposited on the movable grid (G) in the zones (Z2) to (Z5) respectively at 450 ° C ⁇ 150 ° C for the zone (Z2), 500 ° C ⁇ 150 ° C for the zone (Z3), 1 200 ° C
  • the load (C) is deposited on the movable grid (G) and undergoes after the loading phase a preheating without reduction in a zone, then the continuation of the heating is combined with a reduction operation in the 3 following zones, and this until obtaining an ore having a metallization rate of at least 60%, and this by recycling gases captured below the grid (G).
  • a gaseous flow is forced through the load (C) disposed on the movable grid (G) in the zones (Z4) and (Z5) which comprises hot reducing gas formed from the gasification of carbon into CO and H2, preferably in pulverulent form, in the presence of oxygen and water vapor; at least part of the gas leaving under the grid (G) is captured in the zone (Z3), it is subjected to a washing treatment with possibly also drying and then a part is directed towards a steam generator in which the gas captured serves as fuel and another part is directed to a combustion chamber supplied with a large excess of air and in which fumes are generated at a temperature of 450 ° C ⁇ 150 ° C which, on the one hand, are introduced in the zone (Z2) and on the other hand are mixed with outgoing gases captured in the zone (Z2) to obtain a gas whose temperature is above the acid dew point, the gas obtained being dusted and then discharged to the 'atm
  • the capture and recycling of gas leaving in zone (Z4) has two significant advantages, on the one hand said gas is used to dilute the reducing gas produced by gasification of coal and to control the temperature of the mixture obtained and, on the other On the other hand, it reduces the consumption of coal by increasing the quantity of reducing gas available per weight unit of coal.
  • the single attached figure represents an installation for implementing the method of the present invention according to a preferred method.
  • the installation for implementing the method according to the present invention comprises at least the following elements: a grid (G), preferably consisting of mobile carriages, provided at their bottom elements favoring the passage of a gas flow such as bars, provided with means for moving it in the direction of the arrow, means (Ch) for depositing a material on the grid (G), means for defining a atmosphere (A2), preferably a hood (H2), means for defining an atmosphere (A3), preferably a hood (H3), means for defining an atmosphere (A4), preferably a hood (H4), means for defining an atmosphere (A5), preferably a hood (H5), means (DC) for discharging the grid (G) and transferring the charge (C) to an outlet (S), - dust collectors (D1, D2 to treat a gaseous fluid and protect the fans, scrubbers (L1, L2) from gaseous fluids to dust and condense part of the vapor of water, possibly
  • oxy-coal burners (B) are placed vertically in the roof of the hood (H4) and (H5) of the zones (Z4 ) and (Z5) and this along several lines parallel to each other and parallel to the direction of movement of the grid (G).
  • This arrangement allows the ash from the combustion of coal to be deposited in grooves between which the ore forming the charge remains "clean" and has better gas permeability. This avoids a phenomenon of complete or partial clogging of the layer forming the charge on the grid by the ashes of the burnt charcoal, a phenomenon which is highly detrimental to the rate of heating and reduction of the charge (C).
  • Zones (Z4) and (Z5) are equipped with hoods (H4) and (H5) which are fitted with oxy-carbon burners supplied with pulverulent coal, with oxygen and with steam in order to produce a gas with highly recycled gas. reducing and hot, that is to say at a temperature of 1200 ° C in (H4) and 1000 ° C in (H5), the flow of which is forced through the charge deposited on the grid, and this from high below.
  • the hot reducing gas rich in CO and H2 gives rise, after passing through the charge placed on the grid, to an outgoing gas containing CO 2 and H 2 O originating from CO and H2, following the process of reduction of the iron ore.
  • the outgoing gas captured in zone (Z4) under the grid is recycled in zones (Z4) and (Z5) after having undergone the washing treatments, condensation of water vapor, and finally decarbonation.
  • Decarbonation is carried out by absorption in a solvent such as methyl-di-ethanol-amine and for this purpose the outgoing gas is compressed to a pressure of about 5 bar abs., Then expanded after treatment, for example in a turbine of same axis as the compressor, so as to minimize the energy consumption of the compression by recovering the mechanical power generated during expansion in the turbine.
  • the outgoing gas captured below the grid in the zone (Z5) it is generally at a temperature between 500 ° C and 1000 ° C and, if necessary, it is advantageous to cool it, by example by injecting water, before dedusting in a multicyclone and then recycling it to the zone (Z3) where it plays a role in initiating the reduction of the layer of iron ore forming the charge by continuing heating of the latter started in zone (Z2).
  • the outgoing gas captured under the grate in the zone (Z3) is first washed and dried, then used as fuel, partly in the steam generator and partly in the combustion chamber.
  • the fumes produced in the combustion chamber (R) are at a temperature of around 600 ° C. They are partly directed towards the hood (H2) for the preheating of the load deposited on the grid and partly towards the collecting means (R2) where they are mixed with the relatively cold fumes ( ⁇ 100 ° C) coming out below of the grid so as to ensure that the resulting gaseous mixture is at a temperature higher than the acid dew point, for example 150 ° C., and since said mixture contains only O 2, CO 2, H 2 O and N 2, therefore in principle no toxic component, it can therefore be released to the atmosphere via a chimney without any special treatment except dusting.
  • the implementation of the process of the invention is particularly favorable during the reduction of graded ores in a particle size range from ⁇ 8 mm to ⁇ 40 mm, reduced by moderate grinding in a particle size distribution centered on fraction 5 - 10 mm with a maximum size of 15 mm and the least possible of fines less than 5 mm.
  • Ore is preferred partially iron ore based on partially hydrated hematite (combined water content of the order of 2% to 6%).
  • Hematite is more apt to be treated than magnetite, because it is more reducible, and the above-mentioned combined water content has the effect, following its departure when the load is heated on the grid to 600 ° C., to give rise to a large specific surface and therefore favor a high reactivity.
  • Too much combined water content however has the disadvantage of generating an excess of decrepitation of the ore grains, a harmful phenomenon as regards the permeability of the layer and therefore the productivity of the reduction process.
  • the vacuum applied below the grid in order to aid the passage of the gaseous fluid through the layer is typically of the order of 500 to 2000 mm CE.
  • the gas supply hoods in the different zones must work under a constant relative pressure and very slightly negative, of the order of -2 mm WC, in order to avoid any risk of leakage of CO or H2 in the working atmosphere.
  • any entry of parasitic air into the hoods must be avoided in order not to burn the reducing gas present therein.
  • the DRI produced on the movable grid is discharged into the zone (Z6) at a temperature of the order of 1000 ° C.
  • this gas is difficult to recover and is even detrimental to the energy efficiency of the process if it has to be exported from it, and this harmful effect increases with the importance of the volumes of fatal gas to be treated; the possibility of using to apply the method of the invention an existing agglomeration installation. or pelletizing, both of which can be used for the process for producing DRI according to the invention, while requiring only relatively low installation adaptation costs.

Abstract

The invention concerns a method for iron reduction to make sponge iron which consists in: depositing a feed of iron ore on a grate and moving the grate so as to cause the feed to pass in at least three different zones; inputting gases, called input gases into one or several zones, including a hot gaseous carbonaceous reducing agent, and forcing said input gases through the ore located on the grate; and capturing the gases resulting from said forced passage, called output gases. The passage of the input gases brings the ore to a temperature ranging between 850 °C and 1300 °C; maintaining said feed at said temperature until an iron ore metallizing rate ranging between 60 % and 100 % is obtained. The feed deposited on the grate consists of either iron ore calibrated between 5 mm and 40 mm, or iron ore pellets having a diameter ranging between 5 mm and 20 mm, or iron ore granules of size between 2 mm and 10 mm, and the thickness of the deposited layer ranges between 150 mm and 600 mm. The flux of input gases, through the feed deposited on the grate, is directed from up downwards and generally obtained by generating beneath the grate an under-pressure ranging between 500 and 200 of water column. The forced flow of input gases through the feed in at least one processing zone consists at least partly of the output gas captured under the grate, said output gas captured under the grate having been at least subjected to a treatment such as scrubbing, desulphurization, drying, dust extraction, reheating and carbonate removal.

Description

Procédé de réduction de minerais de fer et installation pour sa mise en œuvre.Iron ore reduction process and installation for its implementation.
La présente invention concerne un procédé de réduction de minerais de fer, ainsi qu'une installation pour sa mise en œuvre.The present invention relates to a method of reducing iron ores, as well as an installation for its implementation.
Au sens de la présente invention, une éponge de fer est une matière ferreuse obtenue par une opération de réduction, dite directe, à partir d'oxyde de fer. Traditionnellement, l'oxyde de fer provient des minerais, où il est accompagné par diverses substances indésirables formant la gangue. Actuellement, une source intéressante d'oxyde de fer est également constituée par les oxydes superficiels recueillis à différents stades des processus de fabrication sidérurgiques, tels que les pailles de laminoirs et les boues de lavage. Cette catégorie d'oxydes ne comporte pas de gangue, mais elle est fréquemment chargée d'impuretés telles que des résidus d'huiles ou de graisses.Within the meaning of the present invention, an iron sponge is a ferrous material obtained by a reduction operation, called direct, from iron oxide. Traditionally, iron oxide comes from minerals, where it is accompanied by various undesirable substances that form gangue. Currently, an interesting source of iron oxide is also constituted by the surface oxides collected at different stages of the steel manufacturing processes, such as mill straws and washing sludge. This category of oxides does not have any gangue, but it is frequently loaded with impurities such as residues of oils or greases.
La description qui suit fera référence au terme général de minerai de fer; ce terme englobe ici aussi bien les minerais de fer habituels que les oxydes provenant des processus sidérurgiques, soit séparément soit sous forme de mélanges en proportions quelconques.The following description will refer to the general term of iron ore; this term here encompasses both the usual iron ores and the oxides originating from the steel processes, either separately or in the form of mixtures in any proportions.
L'éponge de fer suscite actuellement un intérêt croissant, en particulier en vue de son utilisation dans les convertisseurs, dans les procédés alternatifs de production de fonte et dans les fours électriques d'aciérie. Jusqu'à présent, la charge métallique des fours électriques d'aciérie est principalement constituée de ferrailles. On constate cependant que la qualité de ces ferrailles a tendance à se dégrader, notamment en raison de leur teneur en éléments d'alliages qui peuvent être indésirables pour les aciers envisagés. Par ailleurs, le prix des ferrailles varie dans des proportions parfois considérables, en fonction non seulement de leur qualité mais aussi de leur disponibilité, ce qui peut compromettre l'approvisionnement des aciéries électriques en particulier.The iron sponge is currently attracting increasing interest, in particular with a view to its use in converters, in alternative processes for the production of cast iron and in electric steel furnaces. Until now, the metallic charge of electric steel furnaces has mainly consisted of scrap. However, it can be seen that the quality of these scrap tends to deteriorate, in particular because of their content of alloying elements which may be undesirable for the steels envisaged. In addition, the price of scrap varies sometimes considerably, depending not only on their quality but also on their availability, which can compromise the supply of steelworks in particular.
D'où l'intérêt croissant pour un apport de fer « propre » par l'addition de DRI de bonne qualité ou de la fonte produite par fusion de DRI de moindre qualité. On connaît dans la technique de nombreux procédés de réduction directe. Ces procédés sont basés sur l'utilisation d'un agent réducteur qui est en général soit gazeux soit solide. Le procédé de l'invention appartient à la catégorie des procédés basés sur l'utilisation d'un agent réducteur gazeux, qui est essentiellement un gaz réducteur chaud produit de préférence à partir de charbon .Hence the growing interest in providing “clean” iron by adding good quality DRI or melting produced by melting lower quality DRI. Numerous direct reduction processes are known in the art. These methods are based on the use of a reducing agent which is generally either gaseous or solid. The process of the invention belongs to the category of processes based on the use of a gaseous reducing agent, which is essentially a hot reducing gas preferably produced from coal.
Les procédés connus dans ce domaine sont mis en oeuvre dans des fours de types divers, tels que des fours à cuve, des fours à lit fluidisé ou des fours tournants dont les productivités sont faibles, et qui peuvent nécessiter des investissements importants et entraîner des frais de fonctionnement élevés. On constate aussi une tendance générale à rechercher une augmentation du rendement en diminuant le coût énergétique par tonne d'épongé de fer produite.The processes known in this field are implemented in ovens of various types, such as tank ovens, fluidized bed ovens or rotary ovens whose productivity is low, and which may require significant investments and entail costs. high operating performance. There is also a general tendency to seek an increase in yield by reducing the energy cost per tonne of iron sponge produced.
En outre, de par la mise en place de normes légales vis-à-vis de l'industrie de plus en plus sévères, on est obligatoirement amené à prendre en considération et à inclure dans le cadre des coûts d'exploitation les traitements des rejets au niveau de leur impact sur l'environnement, lesdits coûts étant de plus en plus élevés pour satisfaire aux critères légaux.In addition, through the implementation of increasingly stringent legal standards vis-à-vis the industry, we are obliged to take into account and include in the operating costs the treatment of waste in terms of their impact on the environment, said costs being higher and higher to meet legal criteria.
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'une éponge de fer, qui est basé sur l'utilisation économiquement acceptable d'un agent réducteur carboné gazeux. En outre, ce procédé s'intègre mieux dans le cadre du respect des normes environnementales de par un emploi judicieux des rejets gazeux générés.The present invention relates to a method for manufacturing an iron sponge, which is based on the economically acceptable use of a gaseous carbon reducing agent. In addition, this process fits better within the framework of compliance with environmental standards through judicious use of the gaseous emissions generated.
La productivité très élevée du procédé de la présente invention permet de réduire l'impact des investissements y relatifs dans le calcul du prix de revient de l'éponge de fer produite.The very high productivity of the process of the present invention makes it possible to reduce the impact of the investments relating thereto in the calculation of the cost price of the iron sponge produced.
Conformément à la présente invention, un procédé de réduction de minerais de fer en vue de fabriquer de l'éponge de fer, dans lequel on utilise un agent réducteur carboné gazeux, est caractérisé en ce que l'on dépose une charge comprenant du minerai de fer sur une grille, en ce qu'on déplace ladite grille afin de faire passer ladite charge dans au moins 3 zones de traitement distinctes, la première zone comprenant une opération de constitution de la charge sur la grille, la dernière comprenant une opération de déchargement de la charge comprenant du minerai de fer réduit hors de la grille, la ou les zones intermédiaires comprenant d' une part des opérations d'amenée de fluides gazeux, appelés gaz entrants, incluant un agent réducteur carboné gazeux chaud et de passage forcé dudit flux gazeux au travers de la charge sise sur la grille , et d'autre part des opérations de captage des fluides gazeux résultant dudit passage forcé précité, appelés gaz sortants, et ce de manière à porter ledit minerai à une température comprise entre 850°C et 1300°C, de préférence entre 1050°C et 1 1 50°C, et en ce qu'on garde ladite charge à cette température jusqu'à obtenir un taux de métallisation du minerai de fer présent compris entre 60 % et 100 %, de préférence entre 85 % et 95 %.In accordance with the present invention, a method of reducing iron ores with a view to manufacturing iron sponge, in which a gaseous carbon-reducing agent is used, is characterized in that a charge comprising iron ore is deposited. iron on a grid, in that said grid is moved in order to pass said load through at least 3 separate treatment zones, the first zone comprising an operation for constituting the load on the grid, the last comprising a load unloading operation comprising reduced iron ore outside the grid, the intermediate zone or zones comprising on the one hand operations for supplying gaseous fluids, called incoming gases, including a hot gaseous carbonaceous reducing agent and passing forced said gas flow through the charge located on the grid, and secondly gaseous fluid capture operations resulting from said aforementioned forced passage, called outgoing gases, and so as to bring said ore to a temperature between 850 ° C and 1300 ° C, preferably between 1050 ° C and 1150 ° C, and in that said charge is kept at this temperature until a metallization rate of the iron ore present of between 60% and 100%, preferably between 85% and 95%.
Le taux de métallisation est le rapport entre le pourcentage de fer métal [Fe] et le pourcentage de fer total.The metallization rate is the ratio between the percentage of metal iron [Fe] and the percentage of total iron.
La notion de « grille » doit être considérée comme un élément de support de la charge de minerai de fer. De plus, de par sa construction, ladite grille peut d'une part être traversée par un flux gazeux et, d'autre part, servir de transfert de la charge à travers les différentes zones de traitement.The concept of "grid" should be considered as a support element for the iron ore load. In addition, by its construction, said grid can on the one hand be traversed by a gas flow and, on the other hand, serve to transfer the charge through the various treatment zones.
Suivant une modalité préférentielle de mise en œuvre du procédé de l'invention, la charge déposée sur la grille traverse successivement au moins une zone dans laquelle la température du gaz entrant est de 450°C ± 150°C, au moins une zone dans laquelle la température du gaz entrant est de 500°C ± 150°C, au moins une zone dans laquelle la température du gaz entrant est de 1200°C ± 150°C, et au moins une zone dans laquelle la température du gaz entrant est de 1000°C ± 200°C.According to a preferred embodiment of the process of the invention, the charge deposited on the grid successively passes through at least one zone in which the temperature of the incoming gas is 450 ° C ± 150 ° C, at least one zone in which the temperature of the incoming gas is 500 ° C ± 150 ° C, at least one zone in which the temperature of the incoming gas is 1200 ° C ± 150 ° C, and at least one zone in which the temperature of the incoming gas is 1000 ° C ± 200 ° C.
La charge déposée sur la grille mobile comporte du minerai de fer, qui est préférentiellement de l'hématite partiellement hydratée et préparée de manière adéquate pour former ladite charge.The charge deposited on the movable grid comprises iron ore, which is preferably hematite partially hydrated and adequately prepared to form said charge.
Suivant une modalité de mise en œuvre du procédé de l'invention, la charge déposée sur la grille dans la zone de chargement comporte du minerai composé en majorité en volume par du minerai de fer calibré entre 5 mm et 40 mm, de préférence entre 5 mm et 10 mm. Outre la forme calibrée précitée, le minerai de fer peut aussi être incorporé dans la charge déposée sur la grille mobile sous forme par exemple de boulettes ou de granules.According to a method of implementing the method of the invention, the load deposited on the grid in the loading area comprises ore composed mainly by volume of iron ore calibrated between 5 mm and 40 mm, preferably between 5 mm and 10 mm. In addition to the aforementioned calibrated form, the iron ore can also be incorporated into the charge deposited on the movable grid in the form, for example, of pellets or granules.
En général, tant les boulettes que les granules sont obtenues par une opération de bouletage. Cependant, les boulettes présentent une structure volumique relativement homogène alors que les granules comportent un élément jouant le rôle de noyau et servant de base d'accrochage pour des particules plus fines.In general, both the pellets and the granules are obtained by a pelletizing operation. However, the pellets have a relatively homogeneous volume structure while the granules have an element acting as a nucleus and serving as a bonding base for finer particles.
Suivant une autre modalité de mise en œuvre du procédé de l'invention, la charge déposée sur la grille dans la zone de chargement comporte des boulettes de minerai de fer d'un diamètre compris entre 5 mm et 20 mm, de préférence compris entre 5 mm et 10 mm.According to another method of implementing the method of the invention, the charge deposited on the grid in the loading area comprises iron ore pellets with a diameter between 5 mm and 20 mm, preferably between 5 mm and 10 mm.
Suivant encore une autre modalité de mise en œuvre du procédé de l'invention, la charge déposée sur la grille dans la zone de chargement comporte des granules de minerai de fer de calibré compris entre 2 mm à 10 mm, de préférence compris entre 4 mm à 7 mm.According to yet another method of implementing the method of the invention, the charge deposited on the grid in the loading area comprises granules of iron ore of calibrated between 2 mm to 10 mm, preferably between 4 mm at 7 mm.
Suivant une modalité de mise en œuvre du procédé de l'invention, on dépose sur la grille une charge constituée par une couche dont l'épaisseur est comprise entre 150 mm et 600 mm, de préférence comprise entre 300 mm et 500 mm.According to a method of implementing the method of the invention, a load is deposited on the grid consisting of a layer whose thickness is between 150 mm and 600 mm, preferably between 300 mm and 500 mm.
Suivant une modalité particulière de mise en œuvre du procédé de l'invention dans le contexte de la présence de boulettes ou de granules dans la charge déposée sur la grille, on dépose sur la grille une couche, dite de protection, et on dépose la charge sur ladite couche de protection.According to a particular implementation of the method of the invention in the context of the presence of pellets or granules in the charge deposited on the grid, a layer, called a protective layer, is deposited on the grid and the charge is deposited on said protective layer.
La couche de protection a un double rôle, d'une part elle empêche le passage des matières chargées au travers de la grille et, d'autre part, elle évite le collage des matières constitutives de la charge en cas de fusion partielle de celles-ci.The protective layer has a double role, on the one hand it prevents the passage of the charged materials through the grid and, on the other hand, it prevents the bonding of the materials constituting the charge in the event of partial melting of these. this.
Suivant une modalité de mise en œuvre du procédé de l'invention, la couche de protection présente une épaisseur comprise entre 30 mm et 100 mm, de préférence comprise entre 40 et 60 mm. Suivant une modalité préférentielle de mise en œuvre du procédé de l'invention, la couche de protection comprend au moins un des éléments suivants, des boulettes cuites, du minerai calibré pré-réduit ou non ou des ferrailles calibrées, et ce seul ou en combinaison avec un ou plusieurs des éléments précités.According to a method of implementing the method of the invention, the protective layer has a thickness between 30 mm and 100 mm, preferably between 40 and 60 mm. According to a preferred embodiment of the process of the invention, the protective layer comprises at least one of the following elements, cooked pellets, calibrated ore pre-reduced or not or calibrated scrap, this alone or in combination with one or more of the above.
Suivant une modalité préférentielle de mise en œuvre du procédé, objet de la présente invention, on forme la couche de protection avec des constituants dont la granulo- métrie est comprise entre 5 mm et 40 mm, préférentiellement entre 10 mm et 15 mm.According to a preferred method of implementing the process which is the subject of the present invention, the protective layer is formed with constituents whose particle size is between 5 mm and 40 mm, preferably between 10 mm and 15 mm.
Un mode opératoire avantageux pour réaliser la couche de protection consiste à utiliser des éléments issus de ce qu'on appelle « la tranche granulométrique supérieure » résultant d'une opération de broyage d'au moins une partie du minerai de fer à réduire. Ces éléments sont « plus gros » et servent dans la couche de protection d'arrêts pour prévenir la chute des éléments de la charge au travers de la grille mobile.An advantageous procedure for producing the protective layer consists in using elements resulting from what is called “the upper particle size section” resulting from a grinding operation of at least a part of the iron ore to be reduced. These elements are "larger" and serve in the protective layer of stops to prevent the fall of the load elements through the movable grid.
Suivant une modalité préférentielle de mise en œuvre du procédé, objet de la présente invention, on incorpore à la charge déposée sur la grille mobile une substance carbonée, de préférence du charbon ou du poussier de coke, dans une proportion comprise entre 1 kg et 40 kg de carbone présent dans ladite substance carbonée par tonne de minerai de fer chargé avant réduction.According to a preferred method of implementing the process which is the subject of the present invention, a carbonaceous substance, preferably carbon or coke dust, is incorporated into the charge deposited on the mobile grid, in a proportion of between 1 kg and 40 kg of carbon present in said carbonaceous substance per tonne of iron ore loaded before reduction.
Cette variante dans la composition de la charge permet d'obtenir des conditions de réduction satisfaisantes de ladite charge de minerai de fer, c'est-à-dire avec un taux de métallisation au déchargement supérieur à 60 %,même lors de l'utilisation de flux gazeux forcés au travers de ladite charge qui présentent un potentiel réducteur faible, par exemple de par la présence de C02 et/ou de H20.This variant in the composition of the charge makes it possible to obtain satisfactory reduction conditions for said iron ore charge, that is to say with a metallization rate at unloading greater than 60%, even during use. of forced gas flows through said charge which have a low reducing potential, for example due to the presence of C02 and / or H20.
L'alternative précédente de réalisation de la charge est particulièrement intéressante lors de l'emploi de brûleurs oxygène-charbon qui génèrent des gaz réducteurs contenant du C02 à raison de 2 % à 20 % en volume de gaz issu du brûleur. Après chargement de la grille, celle-ci joue un rôle de moyen de transport pour faire passer successivement la charge déposée dans des zones dont les conditions sont contrôlées tant en température qu'en composition des gaz entrants passant au travers de la charge.The previous alternative for carrying out the charge is particularly advantageous when using oxygen-coal burners which generate reducing gases containing C02 at a rate of 2% to 20% by volume of gas from the burner. After loading the grid, it plays a role of means of transport for successively passing the load deposited in areas whose conditions are controlled both in temperature and in composition of the incoming gases passing through the load.
Suivant une modalité préférentielle de mise en œuvre du procédé de l'invention, le flux des gaz carbonés entrants, au travers de la charge déposée sur la grille, est dirigé de haut en bas, préférentiellement en créant en dessous de la grille une dépression comprise entre 500 et 2000 mm de CE. (CE = Colonne d'Eau).According to a preferred method of implementing the method of the invention, the flow of incoming carbon gases, through the charge deposited on the grid, is directed from top to bottom, preferably by creating a depression included below the grid. between 500 and 2000 mm of CE. (CE = Water Column).
Au fur et à mesure de la progression de la grille supportant la charge, le minerai de fer se réchauffe au contact des gaz entrants, c'est-à-dire ceux qui sont aspirés au travers de la couche formant la charge, et est successivement réduit en magnétite, en wustite et enfin en fer métallique. Etant donné qu'on vise à atteindre des cinétiques de réduction élevées dans la couche formant la charge, il est nécessaire de porter ladite charge à des températures comprises entre 850°C et 1300°C, préférentiellement entre 1050°C et 1 1 50°C.As the grid carrying the charge progresses, the iron ore heats up on contact with the incoming gases, i.e. those which are sucked through the layer forming the charge, and is successively reduced to magnetite, wustite and finally metallic iron. Given that we aim to achieve high reduction kinetics in the layer forming the filler, it is necessary to bring said filler to temperatures between 850 ° C and 1300 ° C, preferably between 1050 ° C and 1150 ° vs.
Suivant une modalité de mise en œuvre du procédé de l'invention, le flux des gaz entrants forcé au travers de la charge dans au moins une zone de traitement est constitué au moins partiellement par du gaz sortant capté sous la grille, préférentiellement ledit gaz capté a subi au moins un traitement tel qu'un lavage, une désulfuration, un séchage, un dépoussiérage, un réchauffage ou une décarbonatation.According to a method of implementing the method of the invention, the flow of incoming gas forced through the load in at least one treatment zone is constituted at least partially by outgoing gas captured under the grid, preferably said gas captured has undergone at least one treatment such as washing, desulfurization, drying, dusting, reheating or decarbonation.
Les traitements précités de lavage/séchage et/ou de décarbonatation opérés sur le gaz sortant visent à restaurer le potentiel réducteur dudit gaz avant son recyclage vers une zone de traitement de la charge sur la grille.The aforementioned washing / drying and / or decarbonation treatments carried out on the outgoing gas aim to restore the reducing potential of said gas before its recycling to a charge treatment zone on the grid.
Dans le cas où le gaz capté n'est pas réchauffé avant son recyclage vers une zone de traitement où l'on force son passage à travers la charge, il est avantageux de le mélanger avec du gaz issu d'une gazéification de charbon en vue de refroidir ce dernier à une température utile pour passer à travers la charge, c'est-à-dire de l'ordre de 1200°C ± 150°C ou 1000°C ± 200°C. L'opération précitée de mélange du gaz avec du gaz issu d'une gazéification permet de réduire, voire même de supprimer l'addition de la vapeur d'eau qui est généralement utilisée en tant qu'agent refroidissant.In the case where the captured gas is not heated before its recycling to a treatment zone where it is forced to pass through the charge, it is advantageous to mix it with gas from a gasification of coal in order to cool the latter to a temperature useful for passing through the load, that is to say of the order of 1200 ° C ± 150 ° C or 1000 ° C ± 200 ° C. The aforementioned operation of mixing the gas with gas from a gasification makes it possible to reduce, or even to eliminate the addition of water vapor which is generally used as a cooling agent.
Suivant une autre modalité préférentielle de mise en œuvre du procédé de l'invention, le flux des gaz entrants forcé au travers de la charge dans une zone située directement après la zone de chargement est constitué au moins partiellement par des fumées générées par la combustion de gaz sortant capté sous la grille, de préférence ledit gaz sortant capté est choisi parmi les gaz sortants captés dont le potentiel réducteur est le plus faible, par exemple à faible présence de CO, avantageusement ledit gaz capté a subi au moins un lavage ou un dépoussiérage.According to another preferred embodiment of the method of the invention, the flow of incoming gas forced through the charge in an area located directly after the loading area is constituted at least partially by fumes generated by the combustion of outgoing gas captured under the grid, preferably said captured outgoing gas is chosen from the outgoing captured gases whose reducing potential is the lowest, for example with low presence of CO, advantageously said captured gas has undergone at least washing or dusting .
Cette manière de procéder présente l'avantage économique d'opérer une récupération in situ de la chaleur latente desdits gaz sortants captés en tant que combustible pour la production des fumées servant au préchauffage de la charge. Un avantage supplémentaire réside en ce qu'après son utilisation en tant que combustible, on peut le rejeter par une cheminée, car les éléments toxiques ont été neutralisés lors de la combustion générant les fumées précitées, par exemple le CO toxique a été transformé en C02 non toxique.This way of proceeding has the economic advantage of operating an in situ recovery of the latent heat of said outgoing gases captured as fuel for the production of fumes used for preheating the load. An additional advantage is that after its use as a fuel, it can be discharged through a chimney, since the toxic elements have been neutralized during the combustion generating the aforementioned fumes, for example the toxic CO has been transformed into C02 nontoxic.
II est donc possible de préchauffer la charge disposée sur la grille soit directement au moyen de gaz sortants de la couche formant la charge et captés en aval du sens de déplacement de la grille par rapport à la zone de préchauffage, soit au moyen des fumées produites par la combustion desdits gaz sortants précités, soit au moyen des deux cas précités agissant de concert.It is therefore possible to preheat the charge placed on the grid either directly by means of gases leaving the layer forming the charge and captured downstream of the direction of movement of the grid relative to the preheating zone, or by means of the fumes produced. by the combustion of said aforesaid outgoing gases, or by means of the two aforementioned cases acting in concert.
Suivant une modalité de mise en œuvre du procédé de l'invention, on produit du gaz réducteur chaud à partir de charbon dans un gazéificateur et on utilise ledit gaz réducteur obtenu pour constituer, au moins en partie, l'agent réducteur carboné gazeux dont on force le passage au travers de la couche constituant la charge qui est déposée sur la grille mobile, ledit gazéificateur étant préférentiellement alimenté soit en air suroxygéné, soit en oxygène technique ou pur.According to a method of implementing the method of the invention, hot reducing gas is produced from coal in a gasifier and said reducing gas obtained is used to constitute, at least in part, the gaseous carbon-reducing agent which is forces the passage through the layer constituting the charge which is deposited on the movable grid, said gasifier being preferably supplied either with superoxygenated air, or with technical or pure oxygen.
L'avantage principal d'utiliser un gazéificateur pour générer le gaz réducteur consiste en ce qu'on peut produire un fer réduit ou DRI de très haute qualité, car présentant une teneur faible tant en gangue qu'en soufre. Ce résultat est lié à la possibilité matérielle et conceptuelle de pouvoir éliminer directement au niveau du gazéificateur les cendres et le soufre du charbon utilisé dans ledit gazéificateur, lesquels ne sont plus présents dans le DRI obtenu sur la grille mobile.The main advantage of using a gasifier to generate the reducing gas is that one can produce a reduced iron or DRI of very high quality, because having a low content in both gangue and sulfur. This result is linked to the material and conceptual possibility of being able to eliminate directly at the level of the gasifier the ash and the sulfur of the coal used in said gasifier, which are no longer present in the DRI obtained on the movable grid.
Suivant une autre modalité de mise en œuvre du procédé de l'invention, on produit dans au moins une zone de traitement de la charge sur la grille mobile, de préférence il s'agit des zones dans lesquelles la température du gaz entrant est supérieure à 800°C, un gaz réducteur chaud au moyen d'un ou de plusieurs brûleurs « oxygène- charbon », lesdits brûleurs utilisant soit de l'air oxygéné, soit de l'oxygène pur, soit un mélange des deux, de préférence alimentés en charbon pulvérulent, et on utilise ledit gaz réducteur obtenu pour constituer, au moins en partie, l'agent réducteur carboné gazeux dont on force le passage au travers de la couche constituant la charge qui est déposée sur la grille mobile.According to another method of implementing the method of the invention, there is produced in at least one load treatment zone on the movable grid, preferably these are zones in which the temperature of the incoming gas is greater than 800 ° C, a hot reducing gas by means of one or more “oxygen-carbon” burners, said burners using either oxygenated air or pure oxygen, or a mixture of the two, preferably supplied with pulverulent carbon, and said reducing gas obtained is used to constitute, at least in part, the gaseous carbon reducing agent, the passage of which is forced through the layer constituting the charge which is deposited on the movable grid.
Suivant une modalité préférentielle de mise en œuvre du procédé de l'invention, on utilise de la vapeur d'eau pour contrôler la température du gaz réducteur chaud produit dans un gazéificateur ou par des brûleurs « oxygène-charbon » lors de la constitution du flux de gaz forcé au travers de la charge, de préférence la vapeur d'eau est générée par une chaudière à vapeur dont le combustible est constitué, au moins en partie, par des gaz sortant de la couche formant la charge et captés sous la grille mobile, de préférence lesdits gaz sortant captés sont issus d'une ou de plusieurs zones dans lesquelles les gaz sortants sont trop pauvres en CO pour pouvoir être utilisés comme gaz réducteurs, par exemple en recyclage direct, et trop riches en C02 pour pouvoir être décarbonatés à moindres frais, typiquement cela équivaut à 20 % < % CO < 40 % et 35 < % C02 < 55 % sur gaz sec.According to a preferred embodiment of the process of the invention, water vapor is used to control the temperature of the hot reducing gas produced in a gasifier or by “oxygen-carbon” burners during the constitution of the flow. gas forced through the charge, preferably the water vapor is generated by a steam boiler, the fuel of which consists, at least in part, of gases leaving the layer forming the charge and captured under the movable grate , preferably said captured outgoing gases come from one or more zones in which the outgoing gases are too poor in CO to be able to be used as reducing gases, for example in direct recycling, and too rich in C02 to be able to be decarbonated at lower costs, typically this is equivalent to 20% <% CO <40% and 35 <% C02 <55% on dry gas.
Le fait de capter une partie au moins des gaz sortant de la couche déposée sur la grille mobile et de la réutiliser soit en la mélangeant au flux gazeux forcé à passer au travers de ladite couche, soit en tant que combustible pour générer de la vapeur, soit pour générer des fumées chaudes pouvant servir au préchauffage de la charge, permet d'une part d'optimiser l'utilisation du pouvoir réducteur et calorifique desdits gaz et d'autre part de minimiser l'émission atmosphérique de polluants tels que le CO . Suivant une modalité de mise en œuvre du procédé de l'invention, on module la dépression créée en dessous de la grille et/ou la vitesse de déplacement de la grille mobile de manière à obtenir un minerai réduit présentant dans la zone de déchargement un taux de métallisation compris entre 60 % et 100%, de préférence compris entre 85 % et 95 %.The fact of capturing at least part of the gases leaving the layer deposited on the movable grid and of reusing it either by mixing it with the gaseous flow forced to pass through said layer, or as fuel for generating steam, either to generate hot fumes that can be used for preheating the load, allows on the one hand to optimize the use of the reducing and calorific power of said gases and on the other hand to minimize the atmospheric emission of pollutants such as CO. According to a method of implementing the method of the invention, the vacuum created below the grid and / or the speed of movement of the mobile grid is modulated so as to obtain a reduced ore having a rate in the unloading zone. metallization of between 60% and 100%, preferably between 85% and 95%.
Le minerai réduit est communément appelé DRI.The reduced ore is commonly called DRI.
Suivant une modalité préférentielle de mise en œuvre du procédé de l'invention, on décharge le DRI obtenu sur la grille mobile directement vers un four de fusion.According to a preferred embodiment of the process of the invention, the DRI obtained is discharged on the movable grid directly to a melting furnace.
La modalité précédente permet d'optimiser l'utilisation de la chaleur sensible du DRI d'une façon non négligeable, car lors de son déchargement ledit DRI est à une température comprise entre 800°C et 1200°C. Dès lors cette opération de transfert direct vers un four de fusion a pour effet d'influencer favorablement le bilan énergétique dudit four de fusion.The preceding modality makes it possible to optimize the use of the sensible heat of the DRI in a non-negligible manner, because during its unloading said DRI is at a temperature between 800 ° C and 1200 ° C. Consequently, this direct transfer operation to a melting furnace has the effect of favorably influencing the energy balance of said melting furnace.
La description qui suit a trait à une modalité préférentielle de mise en œuvre du procédé de l'invention, dans laquelle la grille mobile traverse successivement 6 zones, à savoir une zone de chargement, quatre zones dédiées au traitement de la charge, en vue de procéder à la réduction du minerai de fer, et une zone de déchargement, appelés respectivement zones 1 , 2, 3, 4, 5 et 6. On fera référence dans le texte via des lettres et chiffres à la figure unique ci-jointe, mais il s'agit uniquement d'une illustration non limitative en ce sens que certains éléments peuvent exister dans le contexte du procédé, objet de la présente invention, sans pour autant être représentés sur la figure ou être représentés sur la figure sans qu'on leur ait attribué un repère dans le texte. En outre, on a schématisé les différents états physiques du minerai de fer à réduire et on les a identifiés par les formules chimiques habituelles. C'est ainsi que le long du parcours de la grille, le minerai passe de Fe203 en Fe204, puis FeO et enfin la forme Fe.The description which follows relates to a preferred method of implementing the method of the invention, in which the movable grid successively crosses 6 zones, namely a loading zone, four zones dedicated to the treatment of the load, with a view to proceed with the reduction of the iron ore, and an unloading zone, respectively called zones 1, 2, 3, 4, 5 and 6. Reference will be made in the text via letters and numbers to the single figure attached, but it is only a nonlimiting illustration in the sense that certain elements can exist in the context of the process, object of the present invention, without being represented in the figure or being represented in the figure without their being assigned a mark in the text. In addition, the various physical states of the iron ore to be reduced have been schematized and identified by the usual chemical formulas. Thus along the grid path, the ore passes from Fe203 to Fe204, then FeO and finally the Fe form.
Le fonctionnement du procédé est considéré dans le cas d'une marche en régime, c'est-à-dire après une phase de démarrage au cours de laquelle on charge et fait fonctionner le procédé jusqu'à obtenir un état de marche en régime dans lequel toute la grille mobile porte une couche formant la charge tant en zone de chargement qu'en zone de déchargement.The operation of the process is considered in the case of running in steady state, that is to say after a start-up phase during which the process is loaded and operated until a state of running in steady state is obtained. which all the movable grid carries a layer forming the charge both in the loading area and in the unloading area.
Suivant une modalité particulière de mise en œuvre du procédé de l'invention, dans laquelle une grille mobile (G) traverse successivement une zone de chargement, quatre zones de traitement et une zone de déchargement, on dépose, de préférence en continu et en épaisseur constante, dans la première zone (Z1 ) dite de chargement, sur la grille mobile (G) une couche comprenant du minerai de fer afin de constituer la charge (C ) à réduire, on déplace la grille (G), de préférence en continu, de manière à faire passer la charge (C) de par le mouvement de la grille mobile (G) depuis la zone (Z1 ) de chargement jusqu'à la zone (Z6) de déchargement en passant successivement par les zones de traitement (Z2), (Z3), (Z4) et (Z5), on régule la température du flux gazeux forcé à passer de haut en bas à travers la charge (C) déposée sur la grille mobile (G) dans les zones (Z2) à (Z5) respectivement à 450°C ± 150°C pour la zone (Z2), 500°C ± 150°C pour la zone (Z3), 1 200°C ± 150°C pour la zone (Z4) et 1000°C ± 200°C pour la zone (Z5), on capte en dessous de la grille (G) dans chacune desdites zones (Z2) à (Z5) les gaz sortant hors de la couche sous la grille (G) et on recycle au moins une partie des gaz captés d'au moins une des zones (Z2) à (Z5) vers des moyens qui gèrent les flux gazeux forcés à passer à travers la charge. Dans le contexte ci-dessus, la charge (C) est déposée sur la grille mobile (G) et subit après la phase de chargement un préchauffage sans réduction dans une zone, puis la suite du chauffage est conjuguée à une opération de réduction dans les 3 zones suivantes, et ce jusqu'à obtenir un minerai présentant un taux de métallisation d'au moins 60 %, et ce en recyclant des gaz captés en dessous de la grille (G).According to a particular implementation of the method of the invention, in which a movable grid (G) successively passes through a loading area, four processing areas and an unloading area, preferably deposited continuously and in thickness constant, in the first so-called loading zone (Z1), on the movable grid (G) a layer comprising iron ore in order to constitute the load (C) to be reduced, the grid (G) is moved, preferably continuously , so as to pass the load (C) through the movement of the movable grid (G) from the loading area (Z1) to the unloading area (Z6) passing successively through the treatment areas (Z2 ), (Z3), (Z4) and (Z5), the temperature of the gas flow forced to pass from top to bottom is regulated through the charge (C) deposited on the movable grid (G) in the zones (Z2) to (Z5) respectively at 450 ° C ± 150 ° C for the zone (Z2), 500 ° C ± 150 ° C for the zone (Z3), 1 200 ° C ± 150 ° C for the zone (Z4) and 1000 ° C ± 200 ° C for the zone (Z5), one collects below the grid (G) in each of said zones (Z2) to (Z5) gas leaving the layer under the grid (G) and at least a portion of the gases captured from at least one of the zones (Z2) to (Z5) are recycled to means which manage the gas flows forced to pass through the charge. In the above context, the load (C) is deposited on the movable grid (G) and undergoes after the loading phase a preheating without reduction in a zone, then the continuation of the heating is combined with a reduction operation in the 3 following zones, and this until obtaining an ore having a metallization rate of at least 60%, and this by recycling gases captured below the grid (G).
Suivant une modalité préférentielle de mise en œuvre de la modalité précédente, on effectue les opérations suivantes : on force au travers de la charge (C) disposée sur la grille mobile (G) dans les zones (Z4) et (Z5) un flux gazeux qui comprend du gaz réducteur chaud formé à partir de la gazéification de charbon en CO et H2, de préférence sous forme pulvérulente, en présence d'oxygène et de vapeur d'eau ; on capte dans la zone (Z3) une partie au moins du gaz sortant sous la grille (G), on lui fait subir un traitement de lavage avec éventuellement aussi un séchage et ensuite on en dirige une partie vers un générateur de vapeur dans lequel le gaz capté sert de combustible et on en dirige une autre partie vers une chambre de combustion alimentée avec un excès d'air important et dans laquelle on génère des fumées à température de 450°C ± 150°C qui, d'une part, sont introduites dans la zone (Z2) et d'autre part sont mélangées à des gaz sortants captés dans la zone (Z2) pour obtenir un gaz dont la température est au-dessus du point de rosée acide, le gaz obtenu étant dépoussiéré puis évacué vers l'atmosphère via une cheminée ; on capte au moins une partie du gaz sortant sous la grille dans la zone (Z4), on lui fait subir un lavage, et éventuellement un séchage, et on le recycle, après une décarbonatation, vers les zones (Z4) et (Z5) afin d'en constituer au moins en partie le flux gazeux forcé au travers de la couche formant la charge (C) dans ces zones (Z4) et (Z5) ; on capte au moins une partie du gaz sortant sous la grille dans la zone (Z5), on la refroidit, éventuellement en y introduisant de l'eau, on la dépoussière et on l'utilise dans la zone (Z3) pour constituer le fluide gazeux forcé au travers de la couche formant la charge dans ladite zone (Z3).According to a preferred mode of implementation of the previous mode, the following operations are carried out: a gaseous flow is forced through the load (C) disposed on the movable grid (G) in the zones (Z4) and (Z5) which comprises hot reducing gas formed from the gasification of carbon into CO and H2, preferably in pulverulent form, in the presence of oxygen and water vapor; at least part of the gas leaving under the grid (G) is captured in the zone (Z3), it is subjected to a washing treatment with possibly also drying and then a part is directed towards a steam generator in which the gas captured serves as fuel and another part is directed to a combustion chamber supplied with a large excess of air and in which fumes are generated at a temperature of 450 ° C ± 150 ° C which, on the one hand, are introduced in the zone (Z2) and on the other hand are mixed with outgoing gases captured in the zone (Z2) to obtain a gas whose temperature is above the acid dew point, the gas obtained being dusted and then discharged to the 'atmosphere via a chimney; at least part of the gas leaving under the grid is captured in the zone (Z4), it is subjected to washing, and possibly drying, and it is recycled, after decarbonation, to the zones (Z4) and (Z5) so as to constitute at least in part the forced gas flow through the layer forming the charge (C) in these zones (Z4) and (Z5); at least part of the gas leaving under the grid is captured in the zone (Z5), it is cooled, possibly by introducing water into it, it is dusted and it is used in the zone (Z3) to constitute the fluid gaseous forced through the layer forming the charge in said zone (Z3).
Le captage et le recyclage de gaz sortant dans la zone (Z4) présente deux avantages non négligeables, d'une part ledit gaz sert à diluer le gaz réducteur produit par gazéification du charbon et de contrôler la température du mélange obtenu et, d'autre part, il réduit la consommation de charbon en augmentant la quantité de gaz réducteur disponible par unité pondérale de charbon.The capture and recycling of gas leaving in zone (Z4) has two significant advantages, on the one hand said gas is used to dilute the reducing gas produced by gasification of coal and to control the temperature of the mixture obtained and, on the other On the other hand, it reduces the consumption of coal by increasing the quantity of reducing gas available per weight unit of coal.
La figure unique ci-jointe représente une installation pour la mise en œuvre du procédé de la présente invention selon une modalité préférentielle.The single attached figure represents an installation for implementing the method of the present invention according to a preferred method.
L'installation de mise en œuvre du procédé suivant la présente invention, dont une représentation est faite sur la figure ci-jointe, comprend au moins les éléments suivants : une grille (G), de préférence constituée de chariots mobiles, pourvus dans leur fond d'éléments favorisant le passage d'un flux gazeux tels que des barreaux, munie de moyens pour la déplacer dans le sens de la flèche, des moyens (Ch) pour déposer un matériau sur la grille (G), des moyens pour définir une atmosphère (A2), de préférence une hotte (H2), des moyens pour définir une atmosphère (A3), de préférence une hotte (H3), des moyens pour définir une atmosphère (A4), de préférence une hotte (H4), des moyens pour définir une atmosphère (A5), de préférence une hotte (H5), des moyens (DC) pour décharger la grille (G) et transférer la charge (C) vers une sortie (S), - des dépoussiéreurs (D1 , D2 pour traiter un fluide gazeux et protéger les ventilateurs, des laveurs (L1 , L2) de fluides gazeux pour dépoussiérer et condenser une partie de la vapeur d'eau, éventuellement des sécheurs (non représentés) pour abaisser et contrôler la teneur en vapeur d'eau, des moyens (E1 ,...) pour décarbonater un fluide gazeux , des moyens (P1 , P2, P3, P4) pour propulser un fluide gazeux, des moyens (R2, R3, R4, R5) situés sous la grille mobile (G) pour capter les gaz sortant hors de la charge (C) sous ladite grille (G), - une chambre de combustion (R), un générateur de vapeur (V), des moyens pour alimenter (H2) en fluide gazeux provenant de la chambre de combustion (R), des moyens pour alimenter (H3) en fluide gazeux capté par (R5), lequel est dépoussiéré dans (D2) et comprimé dans (P4), des brûleurs oxy-charbon (B) et sis dans (H4) et (H5), des moyens pour amener dans (H4) et (H5) du charbon pulvérisé (CP), de l'oxygène (02) et de la vapeur (VP) issue du générateur de vapeur (V) afin de produire du gaz réducteur à partir de charbon pulvérulent, d'oxygène et de vapeur, - des moyens pour alimenter (H4) et (H5) en fluide gazeux recyclé et capté dansThe installation for implementing the method according to the present invention, a representation of which is made in the attached figure, comprises at least the following elements: a grid (G), preferably consisting of mobile carriages, provided at their bottom elements favoring the passage of a gas flow such as bars, provided with means for moving it in the direction of the arrow, means (Ch) for depositing a material on the grid (G), means for defining a atmosphere (A2), preferably a hood (H2), means for defining an atmosphere (A3), preferably a hood (H3), means for defining an atmosphere (A4), preferably a hood (H4), means for defining an atmosphere (A5), preferably a hood (H5), means (DC) for discharging the grid (G) and transferring the charge (C) to an outlet (S), - dust collectors (D1, D2 to treat a gaseous fluid and protect the fans, scrubbers (L1, L2) from gaseous fluids to dust and condense part of the vapor of water, possibly dryers (not shown) to lower and control the water vapor content, means (E1, ...) to decarbonate a gaseous fluid, means (P1, P2, P3, P4) to propel a gaseous fluid, means (R2, R3, R4, R5) located under the movable grid (G) for capturing the gases leaving the charge (C) under said grid (G), - a combustion chamber (R), a steam generator (V), means for supplying (H2) with gaseous fluid coming from the combustion chamber (R), means for supplying (H3) e n gaseous fluid captured by (R5), which is dedusted in (D2) and compressed in (P4), oxy-carbon burners (B) and located in (H4) and (H5), means for bringing into (H4) and (H5) pulverized coal (CP), oxygen (02) and steam (VP) from the steam generator (V) in order to produce reducing gas from pulverulent coal, oxygen and steam, - means for supplying (H4) and (H5) with gaseous fluid recycled and captured in
(R4), puis passé dans le laveur (L2), éventuellement aussi un sécheur, puis dans le compresseur (P3) et enfin dans le décarbonateur (E1 ), des moyens pour diriger le gaz sortant capté en (R2), le mélanger avec des fumées issues de (R) et envoyer le gaz résultant vers un dépoùssiéreur (D1 ) puis vers une cheminée (O) via un moyen d'extraction (P1 ), des moyens pour diriger le gaz sortant capté en (R3) pour l'envoyer vers un laveur(R4), then passed through the washer (L2), possibly also a dryer, then into the compressor (P3) and finally into the decarbonator (E1), means for directing the outgoing gas captured in (R2), mixing it with fumes from (R) and send the resulting gas to a stripper (D1) then to a chimney (O) via an extraction means (P1), means for directing the outgoing gas captured in (R3) for the send to a washer
(L1 ), éventuellement aussi un sécheur, un compresseur (P2) puis vers le générateur de vapeur (V) ou la chambre de combustion (R) où il sert de combustible. Suivant une modalité préférentielle de réalisation de l'installation pour la mise en œuvre du procédé de l'invention, on place des brûleurs oxy-charbon (B) verticalement dans la voûte de la hotte (H4) et (H5) des zones (Z4) et (Z5) et ce suivant plusieurs lignes parallèles entre elles et parallèles au sens de déplacement de la grille (G).(L1), possibly also a dryer, a compressor (P2) then to the steam generator (V) or the combustion chamber (R) where it serves as fuel. According to a preferred embodiment of the installation for the implementation of the method of the invention, oxy-coal burners (B) are placed vertically in the roof of the hood (H4) and (H5) of the zones (Z4 ) and (Z5) and this along several lines parallel to each other and parallel to the direction of movement of the grid (G).
Cette disposition permet aux cendres issues de la combustion du charbon de se déposer selon des sillons entre lesquels le minerai formant la charge reste « propre » et présente une meilleure perméabilité aux gaz. On évite de la sorte un phénomène de colmatage complet ou partiel de la couche formant la charge sur la grille par les cendres du charbon brûlé, phénomène grandement préjudiciable à la vitesse d'échauffement et de réduction de la charge (C).This arrangement allows the ash from the combustion of coal to be deposited in grooves between which the ore forming the charge remains "clean" and has better gas permeability. This avoids a phenomenon of complete or partial clogging of the layer forming the charge on the grid by the ashes of the burnt charcoal, a phenomenon which is highly detrimental to the rate of heating and reduction of the charge (C).
La figure ci-jointe permet aussi d'expliciter une modalité d'application du procédé de l'invention.The attached figure also makes it possible to explain a mode of application of the method of the invention.
Pour simplifier l'explication, on examine le cas d'une installation fonctionnant en régime et on axe cette explication sur le chemin des gaz sortant captés en dessous de la grille mobile (G). Les zones (Z4) et (Z5) sont équipées de hottes (H4) et (H5) qui sont pourvues de brûleurs oxy-charbon alimentés en charbon pulvérulent, en oxygène et en vapeur afin de produire en mélange avec du gaz recyclé un gaz hautement réducteur et chaud, c'est-à-dire à une température de 1200°C dans (H4) et 1000°C dans (H5), dont le flux est forcé au travers de la charge déposée sur la grille, et ce de haut en bas. Le gaz réducteur chaud riche en CO et H2 donne naissance, après passage au travers de la charge disposée sur la grille, à un gaz sortant contenant du C02 et du H20 issu du CO et H2, suite au processus de réduction du minerai de fer. Le gaz sortant capté dans la zone (Z4) sous la grille est recyclé dans les zones (Z4) et (Z5) après avoir subi les traitements de lavage, condensation de la vapeur d'eau, et enfin décarbonatation. La décarbonatation est réalisée par absorption dans un solvant tel que le methyl-di- ethanol-amine et à cette fin le gaz sortant est comprimé à une pression d'environ 5 bars abs., puis détendu après traitement, par exemple dans une turbine de même axe que le compresseur, de manière à minimiser la consommation énergétique de la compression en récupérant la puissance mécanique générée lors de la détente dans la turbine.To simplify the explanation, we examine the case of an installation operating in regime and we focus this explanation on the path of the outgoing gases captured below the movable grid (G). Zones (Z4) and (Z5) are equipped with hoods (H4) and (H5) which are fitted with oxy-carbon burners supplied with pulverulent coal, with oxygen and with steam in order to produce a gas with highly recycled gas. reducing and hot, that is to say at a temperature of 1200 ° C in (H4) and 1000 ° C in (H5), the flow of which is forced through the charge deposited on the grid, and this from high below. The hot reducing gas rich in CO and H2 gives rise, after passing through the charge placed on the grid, to an outgoing gas containing CO 2 and H 2 O originating from CO and H2, following the process of reduction of the iron ore. The outgoing gas captured in zone (Z4) under the grid is recycled in zones (Z4) and (Z5) after having undergone the washing treatments, condensation of water vapor, and finally decarbonation. Decarbonation is carried out by absorption in a solvent such as methyl-di-ethanol-amine and for this purpose the outgoing gas is compressed to a pressure of about 5 bar abs., Then expanded after treatment, for example in a turbine of same axis as the compressor, so as to minimize the energy consumption of the compression by recovering the mechanical power generated during expansion in the turbine.
On obtient de la sorte un gaz lavé et décarbonaté qui est très réducteur et que l'on réintroduit dans les zones (Z4) et (Z5) où il participe, en mélange avec les gaz issus de la gazéification du charbon, à la réduction du minerai de fer.In this way, a washed and decarbonated gas is obtained which is very reducing and which is reintroduced into zones (Z4) and (Z5) where it participates, in mixture with the gases resulting from the gasification of coal, in the reduction of iron-ore.
En ce qui concerne le gaz sortant capté en dessous de la grille dans la zone (Z5), il est en général à une température comprise entre 500°C et 1000°C et, le cas échéant, il est intéressant de le refroidir, par exemple par injection d'eau, avant de procéder au dépoussiérage dans un multicyclone et puis de le recycler vers la zone (Z3) où il joue un rôle d'initiateur de la réduction de la couche de minerai de fer formant la charge en continuant réchauffement de cette dernière commencé dans la zone (Z2). Le gaz sortant capté sous la grille dans la zone (Z3) est d'abord lavé et séché, puis utilisé comme combustible, en partie dans la chaudière de production de vapeur et en partie dans la chambre de combustion.As regards the outgoing gas captured below the grid in the zone (Z5), it is generally at a temperature between 500 ° C and 1000 ° C and, if necessary, it is advantageous to cool it, by example by injecting water, before dedusting in a multicyclone and then recycling it to the zone (Z3) where it plays a role in initiating the reduction of the layer of iron ore forming the charge by continuing heating of the latter started in zone (Z2). The outgoing gas captured under the grate in the zone (Z3) is first washed and dried, then used as fuel, partly in the steam generator and partly in the combustion chamber.
Les fumées produites dans la chambre de combustion (R) sont à une température d'environ 600°C. Elles sont en partie dirigées vers la hotte (H2) pour le préchauffage de la charge déposée sur la grille et en partie vers le moyen de captage (R2) où elles sont mélangées avec les fumées relativement froides (± 100°C) sortant en dessous de la grille de manière à s'assurer que le mélange gazeux résultant est à une température plus haute que le point de rosée acide, par exemple 1 50°C, et comme ledit mélange ne contient que du 02, C02, H20 et N2, donc en principe aucun composant toxique, il peut donc être rejeté à l'atmosphère via une cheminée sans traitement particulier si ce n'est un dépoussiérage.The fumes produced in the combustion chamber (R) are at a temperature of around 600 ° C. They are partly directed towards the hood (H2) for the preheating of the load deposited on the grid and partly towards the collecting means (R2) where they are mixed with the relatively cold fumes (± 100 ° C) coming out below of the grid so as to ensure that the resulting gaseous mixture is at a temperature higher than the acid dew point, for example 150 ° C., and since said mixture contains only O 2, CO 2, H 2 O and N 2, therefore in principle no toxic component, it can therefore be released to the atmosphere via a chimney without any special treatment except dusting.
On a constaté que la mise en œuvre du procédé de l'invention est particulièrement favorable lors de la réduction de minerais calibrés dans une tranche granulométrique de ± 8 mm à ± 40 mm, ramenée par broyage modéré dans une distribution granulométrique centrée sur la fraction 5 - 10 mm avec comme taille maximale 15 mm et le moins possible de fines inférieures à 5 mm. Pour rappel, on peut avantageusement recribler le minerai broyé à 100 % < 1 5 mm à par exemple 10 mm de manière à isoler la fraction 10 - 1 5 mm et l'utiliser comme constituant de la couche de protection pouvant être déposée sur la grille mobile. Le minerai est préféren- tiellement du minerai de fer à base d'hématite partiellement hydratée (teneur en eau combinée de l'ordre de 2 % à 6 %). L'hématite est plus apte à être traitée que la magnétite, car plus réductible, et la teneur en eau combinée précitée a pour effet, suite à son départ lors du chauffage de la charge sur la grille à 600°C, de donner lieu à une grande surface spécifique et donc favoriser une grande réactivité.It has been found that the implementation of the process of the invention is particularly favorable during the reduction of graded ores in a particle size range from ± 8 mm to ± 40 mm, reduced by moderate grinding in a particle size distribution centered on fraction 5 - 10 mm with a maximum size of 15 mm and the least possible of fines less than 5 mm. As a reminder, it is advantageous to re-screen the crushed ore at 100% <1 5 mm to for example 10 mm so as to isolate the fraction 10 - 1 5 mm and use it as a constituent of the protective layer which can be deposited on the grid mobile. Ore is preferred partially iron ore based on partially hydrated hematite (combined water content of the order of 2% to 6%). Hematite is more apt to be treated than magnetite, because it is more reducible, and the above-mentioned combined water content has the effect, following its departure when the load is heated on the grid to 600 ° C., to give rise to a large specific surface and therefore favor a high reactivity.
Une trop grande teneur en eau combinée a cependant l'inconvénient de générer un excès de décrépitation des grains du minerai, phénomène néfaste quant à la perméabilité de la couche et donc à la productivité du procédé de réduction. La dépression appliquée en dessous de la grille afin d'aider au passage du fluide gazeux au travers de la couche est typiquement de l'ordre de 500 à 2000 mm CE. Les hottes d'amenée du gaz dans les différentes zones doivent travailler sous une pression relative constante et très légèrement négative, de l'ordre de -2 mm CE, et ce afin d'éviter tout risque de fuite du CO ou de l'H2 dans l'ambiance de travail. En outre, il est clair qu'on doit éviter toute entrée d'air parasite dans les hottes afin de ne pas brûler le gaz réducteur y présent.Too much combined water content however has the disadvantage of generating an excess of decrepitation of the ore grains, a harmful phenomenon as regards the permeability of the layer and therefore the productivity of the reduction process. The vacuum applied below the grid in order to aid the passage of the gaseous fluid through the layer is typically of the order of 500 to 2000 mm CE. The gas supply hoods in the different zones must work under a constant relative pressure and very slightly negative, of the order of -2 mm WC, in order to avoid any risk of leakage of CO or H2 in the working atmosphere. In addition, it is clear that any entry of parasitic air into the hoods must be avoided in order not to burn the reducing gas present therein.
Le DRI produit sur la grille mobile est déchargé dans la zone (Z6) à une température de l'ordre de 1000°C.The DRI produced on the movable grid is discharged into the zone (Z6) at a temperature of the order of 1000 ° C.
On notera que la mise en œuvre du procédé de l'invention permet d'atteindre une productivité fort élevée qui est comprise entre 5 t à 20 t de DRI par m2 de grille mobile et par jour de fonctionnement.It will be noted that the implementation of the method of the invention makes it possible to achieve a very high productivity which is between 5 t to 20 t of DRI per m 2 of mobile grid and per day of operation.
Outre les remarques précédentes liées au domaine économique du procédé de l'invention, on notera aussi les avantages suivants : la facilité tant de chargement que de déchargement de l'élément de transport constitué dans le cas présent par une grille mobile; l'auto-suffisance thermique, c'est-à-dire que le charbon utilisé dans le procédé suffit à la fois tant à générer le gaz réducteur nécessaire au fonctionnement dudit procédé de réduction qu'à fournir la chaleur nécessaire aussi bien pour la production de vapeur que le préchauffage du minerai ; l'absence sinon totale, du moins en très faible quantité, de « gaz fatal » ; on appelle gaz fatal un gaz ayant épuisé pratiquement tout son potentiel réducteur et présentant un pouvoir calorifique très faible. De par ces deux éléments, ce gaz est difficilement valorisable et est même préjudiciable au rendement énergétique du procédé s'il doit être exporté hors de ce dernier, et cet effet néfaste augmente avec l'importance des volumes de gaz fatal à traiter ; la possibilité d'utiliser pour appliquer le procédé de l'invention une installation existante d'agglomération . ou de pelletisation, toutes deux pouvant servir au procédé de production de DRI suivant l'invention, en .n'exigeant que des frais d'adaptation des installations relativement faibles. In addition to the preceding remarks relating to the economic field of the process of the invention, the following advantages will also be noted: the ease of both loading and unloading of the transport element constituted in the present case by a movable grid; thermal self-sufficiency, that is to say that the coal used in the process is sufficient both to generate the reducing gas necessary for the operation of said reduction process and to provide the heat necessary both for production steam than preheating the ore; the absence, if not total, at least in very small quantity, of "fatal gas"; a gas having exhausted practically all of its reducing potential and having a very low calorific value is called fatal gas. By these two elements, this gas is difficult to recover and is even detrimental to the energy efficiency of the process if it has to be exported from it, and this harmful effect increases with the importance of the volumes of fatal gas to be treated; the possibility of using to apply the method of the invention an existing agglomeration installation. or pelletizing, both of which can be used for the process for producing DRI according to the invention, while requiring only relatively low installation adaptation costs.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de réduction de minerais de fer en vue de fabriquer de l'éponge de fer, dans lequel on utilise un agent réducteur carboné gazeux, caractérisé en ce que l'on dépose une charge comprenant du minerai de fer sur une grille, en ce qu'on déplace ladite grille afin de faire passer ladite charge dans au moins 3 zones de traitement distinctes, en ce que la première zone comprend une opération de constitution de la charge sur la grille, en ce que la dernière comprend une opération de déchargement de la charge comprenant du minerai de fer réduit hors de la grille, en ce que la ou les zones intermédiaires comprennent des opérations d'amenée de fluides gazeux, appelés gaz entrants, incluant un agent réducteur carboné gazeux chaud, en ce qu'on force le passage dudit flux gazeux ou gaz entrants au travers de la charge sise sur la grille, en ce que les zones intermédiaires précitées comprennent des opérations de captage des fluides gazeux résultant dudit passage forcé précité, appelés gaz sortants, en ce qu'on porte de la sorte ledit minerai à une température comprise entre 850°C et 1300°C, et en ce qu'on garde ladite charge à cette température jusqu'à obtenir un taux de métallisation du minerai de fer présent compris entre 60 % et 100 %.1. Process for reducing iron ores with a view to manufacturing sponge iron, in which a gaseous carbonaceous reducing agent is used, characterized in that a charge comprising iron ore is deposited on a grid, in that 'said grid is moved in order to pass said load through at least 3 distinct processing zones, in that the first zone comprises an operation of constituting the load on the grid, in that the last comprises an operation of unloading the load comprising reduced iron ore outside the grid, in that the intermediate zone(s) comprise operations for supplying gaseous fluids, called incoming gases, including a hot gaseous carbonaceous reducing agent, in that the passage is forced of said gaseous flow or incoming gases through the load located on the grid, in that the aforementioned intermediate zones include operations for capturing the gaseous fluids resulting from said aforementioned forced passage, called outgoing gases, in that they are carried in this way said ore at a temperature between 850°C and 1300°C, and in that said charge is kept at this temperature until obtaining a metallization rate of the iron ore present of between 60% and 100%.
2. Procédé suivant la revendication 1 , caractérisé en ce qu 'on porte ledit minerai à une température comprise entre 1050°C et 1 1 50°C.2. Method according to claim 1, characterized in that said ore is brought to a temperature between 1050°C and 1 1 50°C.
3. Procédé suivant les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on garde ladite charge à la température précitée jusqu'à obtenir un taux de métallisation du minerai de fer présent compris entre 85 % et 95 %.3. Method according to claims 1 or 2, characterized in that said charge is kept at the aforementioned temperature until obtaining a metallization rate of the iron ore present of between 85% and 95%.
4. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendicationsi à 3, caractérisé en ce la charge déposée sur la grille traverse successivement au moins une zone dans laquelle la température du gaz entrant est de 450°C ± 1 50°C, au moins une zone dans laquelle la température du gaz entrant est de 500°C ± 1 50°C, au moins une zone dans laquelle la température du gaz entrant est de 1 200°C ± 150°C, et au moins une zone dans laquelle la température du gaz entrant est de 1000°C ± 200°C. 4. Method according to one or other of claims i to 3, characterized in that the charge deposited on the grid successively passes through at least one zone in which the temperature of the incoming gas is 450°C ± 150°C, at at least one zone in which the incoming gas temperature is 500°C ± 150°C, at least one zone in which the incoming gas temperature is 1200°C ± 150°C, and at least one zone in which the temperature of the incoming gas is 1000°C ± 200°C.
5. Procédé suivant une ou plusieurs des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la charge déposée sur la grille dans la zone de chargement comporte du minerai composé en majorité en volume par du minerai de fer calibré entre 5 mm et 40 mm.5. Method according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the load deposited on the grid in the loading zone comprises ore composed mainly by volume of iron ore calibrated between 5 mm and 40 mm.
6. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la charge déposée sur la grille dans la zone de chargement comporte du minerai composé en majorité en volume par du minerai de fer calibré entre 5 mm et 10 mm.6. Method according to claim 5, characterized in that the load deposited on the grid in the loading zone comprises ore composed mainly by volume of iron ore calibrated between 5 mm and 10 mm.
7. Procédé suivant une ou plusieurs des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la charge déposée sur la grille dans la zone de chargement comporte des boulettes de minerai de fer d'un diamètre compris entre 5 mm et 20 mm.7. Method according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the load deposited on the grid in the loading zone comprises iron ore pellets with a diameter of between 5 mm and 20 mm.
8. Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la charge déposée sur la grille dans la zone de chargement comporte des boulettes de minerai de fer d'un diamètre compris entre 5 mm et 10 mm.8. Method according to claim 7, characterized in that the charge deposited on the grid in the loading zone comprises iron ore pellets with a diameter of between 5 mm and 10 mm.
9. Procédé suivant une ou plusieurs des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la charge déposée sur la grille dans la zone de chargement comporte des granules de minerai de fer de calibre compris entre 2 mm à 10 mm.9. Method according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the charge deposited on the grid in the loading zone comprises granules of iron ore of caliber between 2 mm to 10 mm.
10. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la charge déposée sur la grille dans la zone de chargement comporte des granules de minerai de fer de calibre compris entre 4 mm à 7 mm.10. Method according to claim 9, characterized in that the load deposited on the grid in the loading zone comprises granules of iron ore of caliber between 4 mm to 7 mm.
1 1 . Procédé suivant une ou plusieurs des revendications 1 à 10 , caractérisé en ce qu'on dépose sur la grille une charge constituée par une couche dont l'épaisseur est comprise entre 1 50 mm et 600 mm.1 1 . Method according to one or more of claims 1 to 10, characterized in that a load consisting of a layer whose thickness is between 150 mm and 600 mm is deposited on the grid.
1 2. Procédé suivant la revendication 1 1 , caractérisé en ce qu'on dépose sur la grille une charge constituée par une couche dont l'épaisseur est comprise entre 300 mm et 500 mm. 1 2. Method according to claim 1 1, characterized in that a load consisting of a layer whose thickness is between 300 mm and 500 mm is deposited on the grid.
13. Procédé suivant ITune ou l'autre des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu' on dépose sur la grille une couche, dite de protection, et en ce qu'on dépose la charge sur ladite couche de protection.13. Method according to one or the other of claims 1 to 12, characterized in that a so-called protective layer is deposited on the grid and in that the load is deposited on said protective layer.
14. Procédé suivant la revendication 13, caractérisé en ce que la couche de protection présente une épaisseur comprise entre 30 mm et 100 mm.14. Method according to claim 13, characterized in that the protective layer has a thickness of between 30 mm and 100 mm.
1 5. Procédé suivant la revendication 14, caractérisé en ce que la couche de protection présente une épaisseur comprise entre 40 et 60 mm.1 5. Method according to claim 14, characterized in that the protective layer has a thickness of between 40 and 60 mm.
16. Procédé suivant une ou plusieurs des revendications 13 à 15, caractérisé en ce que la couche de protection comprend au moins un des éléments suivants, des boulettes cuites, du minerai calibré pré-réduit ou non ou des ferrailles calibrées, et ce seul ou en combinaison avec un ou plusieurs des éléments précités.16. Method according to one or more of claims 13 to 15, characterized in that the protective layer comprises at least one of the following elements, cooked pellets, calibrated ore pre-reduced or not or calibrated scrap, and this alone or in combination with one or more of the aforementioned elements.
17. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 13 à 16, caractérisé en ce qu'on forme la couche de protection avec des constituants dont la granulométrie est comprise entre 5 mm et 40 mm.17. Method according to one or other of claims 13 to 16, characterized in that the protective layer is formed with constituents whose particle size is between 5 mm and 40 mm.
18. Procédé suivant la revendication 17, caractérisé en ce qu'on forme la couche de protection avec des constituants dont la granulométrie est comprise entre 10 mm et 15 mm.18. Method according to claim 17, characterized in that the protective layer is formed with constituents whose particle size is between 10 mm and 15 mm.
19. Procédé suivant une ou plusieurs des revendications 1 à 18, caractérisé en ce qu'on incorpore à la charge déposée sur la grille mobile une substance carbonée dans une proportion comprise entre 1 kg et 40 kg de carbone présent dans ladite substance carbonée par tonne de minerai de fer chargé avant réduction.19. Method according to one or more of claims 1 to 18, characterized in that a carbonaceous substance is incorporated into the load deposited on the mobile grid in a proportion of between 1 kg and 40 kg of carbon present in said carbonaceous substance per ton of loaded iron ore before reduction.
20. Procédé suivant la revendication 19, caractérisé en ce que la substance carbonée est du charbon.20. Method according to claim 19, characterized in that the carbonaceous substance is coal.
21 . Procédé suivant la revendication 19, caractérisé en ce que la substance carbonée est du poussier de coke. 21. Process according to claim 19, characterized in that the carbonaceous substance is coke dust.
22. Procédé suivant une ou plusieurs des revendications 1 à 21 , caractérisé en ce que le flux des gaz carbonés entrants, au travers de la charge déposée sur la grille, est dirigé de haut en bas.22. Method according to one or more of claims 1 to 21, characterized in that the flow of incoming carbon gases, through the charge deposited on the grid, is directed from top to bottom.
5 23. Procédé suivant la revendication 22, caractérisé en ce qu'on crée en dessous de la grille une dépression comprise entre 500 et 2000 mm de CE. (CE = Colonne d'Eau), de manière à obtenir un flux des gaz carbonés entrants, au travers de la charge déposée sur la grille, dirigé de haut en bas.5 23. Method according to claim 22, characterized in that a depression of between 500 and 2000 mm CE is created below the grid. (CE = Water Column), so as to obtain a flow of incoming carbon gases, through the load deposited on the grid, directed from top to bottom.
10 24. Procédé suivant une ou plusieurs des revendications 1 à 23, caractérisé en ce que le flux des gaz entrants forcé au travers de la charge dans au moins une zone de traitement est constitué au moins partiellement par du gaz sortant capté sous la grille.10 24. Method according to one or more of claims 1 to 23, characterized in that the flow of incoming gases forced through the charge into at least one treatment zone is constituted at least partially by outgoing gas captured under the grid.
15 25. Procédé suivant la revendication 24, caractérisé en ce que le gaz sortant capté sous la grille a subi au moins un traitement tel qu'un lavage, une désulfuration, un séchage, un dépoussiérage, un réchauffage ou une décarbonatation.15 25. Method according to claim 24, characterized in that the outgoing gas captured under the grid has undergone at least one treatment such as washing, desulfurization, drying, dust removal, reheating or decarbonation.
26. Procédé suivant une ou plusieurs des revendications 1 à 25, caractérisé en ce que 20 le flux des gaz entrants forcé au travers de la charge dans une zone située directement après la zone de chargement est constitué au moins partiellement par des fumées générées par la combustion de gaz sortant capté sous la grille.26. Method according to one or more of claims 1 to 25, characterized in that the flow of incoming gases forced through the load into a zone located directly after the loading zone is constituted at least partially by fumes generated by the combustion of outgoing gas captured under the grid.
27. Procédé suivant la revendication 26, caractérisé en ce que le gaz sortant capté 25 sous la grille est choisi parmi les gaz sortants captés dont le potentiel réducteur est le plus faible.27. Method according to claim 26, characterized in that the outgoing gas captured under the grid is chosen from the outgoing gases captured whose reducing potential is the lowest.
28. Procédé suivant les revendications 26 ou 27, caractérisé en ce que le gaz sortant capté sous la grille a subi au moins un lavage ou un dépoussiérage.28. Method according to claims 26 or 27, characterized in that the outgoing gas captured under the grid has undergone at least one washing or dust removal.
3030
29. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 28, caractérisé en ce qu'on produit du gaz réducteur chaud à partir de charbon dans un gazéificateur et en ce qu'on utilise ledit gaz réducteur obtenu pour constituer, au moins en partie, l'agent réducteur carboné gazeux dont on force le passage au travers de la couche constituant la charge qui est déposée sur la grille mobile.29. Method according to one or the other of claims 1 to 28, characterized in that hot reducing gas is produced from coal in a gasifier and in that said reducing gas obtained is used to constitute, at less in part, the gaseous carbon reducing agent whose passage is forced through the layer constituting the charge which is deposited on the mobile grid.
30. Procédé suivant la revendication 29, caractérisé en ce que le gazéificateur est 5 alimenté soit en air suroxygéné, soit en oxygène technique ou pur.30. Method according to claim 29, characterized in that the gasifier is supplied either with super-oxygenated air or with technical or pure oxygen.
31 . Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 30, caractérisé en ce qu'on produit dans au moins une zone de traitement de la charge sur la grille mobile un gaz réducteur chaud au moyen d'un ou de plusieurs brûleurs31. Method according to one or other of Claims 1 to 30, characterized in that a hot reducing gas is produced in at least one processing zone of the load on the mobile grid by means of one or more burners
10 « oxygène-charbon », lesdits brûleurs utilisant soit de l'air oxygéné, soit de l'oxygène pur, soit un mélange des deux, et en ce qu' on utilise ledit gaz réducteur obtenu pour constituer, au moins en partie, l'agent réducteur carboné gazeux dont on force le passage au travers de la couche constituant la charge qui est déposée sur la grille mobile.10 “oxygen-coal”, said burners using either oxygenated air, or pure oxygen, or a mixture of the two, and in that said reducing gas obtained is used to constitute, at least in part, the gaseous carbon reducing agent whose passage is forced through the layer constituting the charge which is deposited on the mobile grid.
1515
32. Procédé suivant la revendication 31 , caractérisé en ce que la zone où l'on produit le gaz réducteur est une zone dans laquelle la température du gaz entrant est supérieure à 800°C.32. Method according to claim 31, characterized in that the zone where the reducing gas is produced is a zone in which the temperature of the incoming gas is greater than 800°C.
20 33. Procédé suivant les revendications 31 ou 32, caractérisé en ce que les brûleurs sont alimentés en charbon pulvérulent.20 33. Method according to claims 31 or 32, characterized in that the burners are supplied with powdered coal.
34. Procédé suivant une ou plusieurs des revendications 29 à 33, caractérisé en ce qu'on utilise de la vapeur d'eau pour contrôler la température du gaz réducteur34. Method according to one or more of claims 29 to 33, characterized in that water vapor is used to control the temperature of the reducing gas
25 chaud produit dans un gazéificateur ou par des brûleurs « oxygène-charbon » lors de la constitution du flux de gaz forcé au travers de la charge.25 hot produced in a gasifier or by “oxygen-coal” burners during the creation of the gas flow forced through the charge.
35. Procédé suivant la revendication 34, caractérisé en ce la vapeur d'eau est générée par une chaudière à vapeur dont le combustible est constitué, au moins en partie,35. Method according to claim 34, characterized in that the water vapor is generated by a steam boiler whose fuel consists, at least in part, of
30 par des gaz sortant de la couche formant la charge et captés sous la grille mobile.30 by gases leaving the layer forming the charge and captured under the mobile grid.
36. Procédé suivant la revendication 35, caractérisé en ce que les gaz sortant captés sont issus d'une ou de plusieurs zones dans lesquelles les gaz sortants sont trop pauvres en CO pour pouvoir être utilisés comme gaz réducteurs et trop riches en C02 pour pouvoir être décarbonatés à moindres frais.36. Method according to claim 35, characterized in that the captured outgoing gases come from one or more zones in which the outgoing gases are too poor in CO to be able to be used as reducing gases and too rich in C02 to be decarbonated at lower cost.
37. Procédé suivant la revendication 36, caractérisé en ce que les gaz sortants 5 contiennent en volume sur gaz sec des concentrations de CO et C02 telles que37. Method according to claim 36, characterized in that the outgoing gases 5 contain by volume on dry gas concentrations of CO and C02 such that
20 % < % CO < 40 % et 35 < % C02 < 55 %.20% <% CO < 40% and 35 <% C02 < 55%.
38. Procédé suivant une ou plusieurs des revendications 1 à 37, caractérisé en ce qu'on module la vitesse de déplacement de la grille mobile de manière à obtenir38. Method according to one or more of claims 1 to 37, characterized in that the speed of movement of the mobile grid is modulated so as to obtain
10 un minerai réduit présentant dans la zone de déchargement un taux de métallisation compris entre 60 % et 100 %.10 a reduced ore having in the unloading zone a metallization rate of between 60% and 100%.
39. Procédé suivant une pu plusieurs des revendications 1 à 37, caractérisé en ce qu'on module la dépression crée en dessous de la grille mobile de manière à39. Method according to one or more of claims 1 to 37, characterized in that the depression created below the mobile grid is modulated so as to
15 obtenir un minerai réduit présentant dans la zone de déchargement un taux de métallisation compris entre 60 % et 100 %.15 obtain a reduced ore having in the unloading zone a metallization rate of between 60% and 100%.
40. Procédé suivant une ou plusieurs des revendications 1 à 37, caractérisé en ce qu'on module la dépression créée en dessous de la grille mobile et la vitesse de40. Method according to one or more of claims 1 to 37, characterized in that the depression created below the mobile grid and the speed of
20 déplacement de ladite grille de manière à obtenir un minerai réduit présentant dans la zone de déchargement un taux de métallisation compris entre 60 % et 100 %.20 moving said grid so as to obtain a reduced ore having in the unloading zone a metallization rate of between 60% and 100%.
41 . Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 38 à 40, caractérisé en ce 25 qu'on module la vitesse de déplacement de la grille mobile et/ou la dépression créée en dessous de la grille mobile de manière à obtenir un minerai réduit présentant dans la zone de déchargement un taux de métallisation compris entre 85 % et-95 %.41. Method according to one or other of claims 38 to 40, characterized in that the speed of movement of the mobile grid and/or the depression created below the mobile grid is modulated so as to obtain a reduced ore presenting in the unloading zone a metallization rate of between 85% and -95%.
30 42. Procédé suivant une ou plusieurs des revendications 1 à 41 , caractérisé en ce qu'on décharge le DRI obtenu sur la grille mobile directement vers un four de fusion. 42. Method according to one or more of claims 1 to 41, characterized in that the DRI obtained on the mobile grid is discharged directly to a melting furnace.
3. Procédé suivant une ou plusieurs des revendications 1 à 42, dans lequel une grille mobile (G) traverse successivement une zone de chargement, quatre zones de traitement et une zone de déchargement, caractérisé en ce qu'on dépose, dans la première zone (Z1 ) dite de chargement, sur la grille mobile (G) une couche comprenant du minerai de fer afin de constituer la charge (C ) à réduire, en ce qu'on déplace la grille (G), de manière à faire passer la charge (C) de par le mouvement de la grille mobile (G) depuis la zone (Z1 ) de chargement jusqu'à la zone (Z6) de déchargement en passant successivement par les zones de traitement (Z2), (Z3), (Z4) et (Z5), en ce qu'on régule la température du flux gazeux forcé à passer de haut en bas à travers la charge (C) déposée sur la grille mobile (G) dans les zones (Z2) à (Z5) respectivement à 450°C ± 150°C pour la zone (Z2), 500°C ± 1 50°C pour la zone (Z3), 1200°C ± 1 50°C pour la zone (Z4) et 1000°C + 200°C pour la zone (Z5), en ce qu'on capte en dessous de la grille (G) dans chacune desdites zones (Z2) à (Z5) les gaz sortant hors de la couche sous la grille (G) et en ce qu'on recycle au moins une partie des gaz captés d'au moins une des zones (Z2) à (Z5) vers des moyens "qui gèrent les flux gazeux forcés à passer à travers la charge.3. Method according to one or more of claims 1 to 42, in which a movable grid (G) successively passes through a loading zone, four treatment zones and an unloading zone, characterized in that it is deposited in the first zone (Z1) called loading, on the mobile grid (G) a layer comprising iron ore in order to constitute the load (C) to be reduced, in that the grid (G) is moved, so as to pass the load (C) by the movement of the mobile grid (G) from the loading zone (Z1) to the unloading zone (Z6) passing successively through the treatment zones (Z2), (Z3), ( Z4) and (Z5), in that the temperature of the gas flow forced to pass from top to bottom through the charge (C) deposited on the mobile grid (G) is regulated in the zones (Z2) to (Z5) respectively at 450°C ± 150°C for zone (Z2), 500°C ± 1 50°C for zone (Z3), 1200°C ± 1 50°C for zone (Z4) and 1000°C + 200°C for the zone (Z5), in that we capture below the grid (G) in each of said zones (Z2) to (Z5) the gases leaving the layer under the grid (G) and in that we recycle at least part of the gases captured from at least one of the zones (Z2) to (Z5) towards means "which manage the gas flows forced to pass through the load.
44. Procédé suivant la revendication 43, caractérisé en ce qu'on dépose en continu et en épaisseur constante, dans la première zone (Z1 ) dite de chargement, sur la grille mobile (G) une couche comprenant du minerai de fer afin de constituer la charge (C ) à réduire.44. Method according to claim 43, characterized in that a layer comprising iron ore is deposited continuously and in constant thickness, in the first so-called loading zone (Z1), on the mobile grid (G) in order to constitute the load (C) to be reduced.
45. Procédé suivant les revendications 43 ou 44, caractérisé en ce qu'on force au travers de la charge (C) disposée sur la grille mobile (G) dans les zones (Z4)* et45. Method according to claims 43 or 44, characterized in that one forces through the load (C) placed on the mobile grid (G) in the zones (Z4)* and
(Z5) un flux gazeux qui comprend du gaz réducteur chaud formé à partir de la gazéification de charbon en CO et H2 en présence d'oxygène et de vapeur d'eau, en ce qu'on capte dans la zone (Z3) une partie au moins du gaz sortant sous la grille (G), en ce qu'on lui fait subir un traitement de lavage et ensuite en ce qu'on en dirige une partie vers un générateur de vapeur dans lequel le gaz capté sert de combustible et en ce qu'on en dirige une autre partie vers une chambre de combustion alimentée avec un excès d'air important et dans laquelle on génère des fumées à température de 450°C ± 1 50°C, en ce qu'on introduit une partie des fumées générées dans la zone (Z2) et en ce qu'on mélange une autre partie des fumées générées à des gaz sortants captés dans la zone (Z2) pour obtenir un gaz dont la température est au-dessus du point de rosée acide, en ce qu'on dépoussière puis évacue le gaz obtenu vers l'atmosphère via une cheminée, en ce qu'on capte au moins une partie du gaz sortant sous la grille dans la zone (Z4), en ce qu'on lui fait subir un lavage et en ce qu'on le recycle vers les zones (Z4) et(Z5) a gas flow which comprises hot reducing gas formed from the gasification of coal into CO and H2 in the presence of oxygen and water vapor, in that part is captured in zone (Z3). at least some gas leaving under the grid (G), in that it is subjected to a washing treatment and then in that part of it is directed towards a steam generator in which the captured gas serves as fuel and in that another part is directed towards a combustion chamber supplied with a significant excess of air and in which smoke is generated at a temperature of 450°C ± 150°C, in that part of the fumes generated in the zone (Z2) and in that another part is mixed fumes generated with outgoing gases captured in the zone (Z2) to obtain a gas whose temperature is above the acid dew point, in that the dust is then evacuated to the atmosphere via a chimney, in that at least part of the gas leaving under the grid is captured in the zone (Z4), in that it is subjected to washing and in that it is recycled towards the zones (Z4) and
(Z5) afin d'en constituer au moins en partie le flux gazeux forcé au travers de la couche formant la charge (C) dans ces zones (Z4) et (Z5), en ce qu'on capte au moins une partie du gaz sortant sous la grille dans la zone (Z5), en ce qu'on la refroidit, en ce qu'on la dépoussière et en ce qu'on l'utilise dans la zone (Z3) pour constituer le fluide gazeux forcé au travers de la couche formant la charge dans ladite zone (Z3).(Z5) in order to constitute at least part of the forced gas flow through the layer forming the charge (C) in these zones (Z4) and (Z5), in that at least part of the gas is captured leaving under the grid in the zone (Z5), in that it is cooled, in that it is dusted and in that it is used in the zone (Z3) to constitute the gaseous fluid forced through the layer forming the charge in said zone (Z3).
46. Procédé suivant la revendication 45, caractérisé en ce que le charbon est sous forme pulvérulente.46. Method according to claim 45, characterized in that the carbon is in powder form.
47. Procédé suivant les revendications 45 ou 46, caractérisé en ce qu'on fait subir un traitement de séchage au gaz sortant capté sous la grille (G) dans la zone (Z3).47. Method according to claims 45 or 46, characterized in that a drying treatment is carried out on the outgoing gas captured under the grid (G) in the zone (Z3).
48. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 45 à 47, caractérisé en ce qu'on fait subir au gaz sortant capté sous la grille (G) dans la zone (Z4) une décarbonatation avant de le recycler vers les zones (Z4) et (Z5).48. Method according to one or other of claims 45 to 47, characterized in that the outgoing gas captured under the grid (G) in the zone (Z4) is subjected to decarbonation before recycling it to the zones (Z4) and (Z5).
49. Procédé suivant la revendication 45, caractérisé en ce qu'on fait subir un traitement de séchage au gaz sortant capté sous la grille (G) dans la zone (Z4).49. Method according to claim 45, characterized in that the outgoing gas captured under the grid (G) is subjected to a drying treatment in the zone (Z4).
50. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 45 à 49, caractérisé en ce qu'on refroidit le gaz sortant capté sous la grille dans la zone (Z5) en y introduisant de l'eau.50. Method according to one or other of claims 45 to 49, characterized in that the outgoing gas captured under the grid in the zone (Z5) is cooled by introducing water there.
51 . Installation pour la mise en œuvre du procédé, objet de la présente invention, suivant une ou plusieurs des revendications 1 à 50, caractérisé en ce qu'elle comprend au moins : une grille (G), de préférence constituée de chariots mobiles, pourvus d'éléments favorisant le passage d'un flux gazeux, munie de moyens pour la déplacer dans le sens de la flèche, des moyens (Ch) pour déposer un matériau sur la grille (G), - des moyens pour définir une atmosphère (A2), de préférence une hotte (H2), des moyens pour définir une atmosphère (A3), de préférence une hotte (H3), des moyens pour définir une atmosphère (A4), de préférence une hotte (H4), des moyens pour définir une atmosphère (A5), de préférence une hotte (H5), des moyens (DC) pour décharger la grille (G) et transférer la charge (C) vers une sortie (S), des dépoussiéreurs (D1 , D2) pour traiter un fluide gazeux et protéger les ventilateurs, des laveurs (L1 , L2) de fluides gazeux pour dépoussiérer et condenser une partie de la vapeur d'eau, - éventuellement des sécheurs (non représentés) pour abaisser et contrôler la teneur en vapeur d'eau, des moyens (E1 ) pour décarbonater un fluide gazeux , des moyens (P1 , P2, P3, P4) pour propulser un fluide gazeux, des moyens (R2, R3, R4, R5) situés sous la grille mobile (G) pour capter les gaz sortant hors de la charge (C) sous ladite grille (G), une chambre de combustion (R), un générateur de vapeur (V), des moyens pour alimenter (H2) en fluide gazeux provenant de la chambre de combustion (R), - des moyens pour alimenter (H3) en fluide gazeux capté par (R5), lequel est dépoussiéré dans (D2) et comprimé dans (P4), des brûleurs oxy-charbon (B) et sis dans (H4) et (H5), des moyens pour amener dans (H4) et (H5) du charbon pulvérisé (CP), de l'oxygène (02) et de la vapeur (VP) issue du générateur de vapeur (V) afin de produire du gaz réducteur à partir de charbon pulvérulent, d'oxygène et de vapeur, des moyens pour alimenter (H4) et (H5) en fluide gazeux recyclé et capté dans51. Installation for implementing the process, object of the present invention, according to one or more of claims 1 to 50, characterized in that it comprises at least: a grid (G), preferably made up of mobile carriages, provided with elements promoting the passage of a gas flow, provided with means for moving it in the direction of the arrow, means (Ch) for depositing a material on the grid (G), - means for defining an atmosphere (A2), preferably a hood (H2), means for defining an atmosphere (A3), preferably a hood (H3), means for defining an atmosphere (A4 ), preferably a hood (H4), means for defining an atmosphere (A5), preferably a hood (H5), means (DC) for unloading the grid (G) and transferring the load (C) to an outlet (S), dust collectors (D1, D2) to treat a gaseous fluid and protect the fans, scrubbers (L1, L2) of gaseous fluids to dust and condense part of the water vapor, - possibly dryers (not represented) to lower and control the water vapor content, means (E1) for decarbonating a gaseous fluid, means (P1, P2, P3, P4) for propelling a gaseous fluid, means (R2, R3, R4 , R5) located under the movable grid (G) to capture the gases leaving the load (C) under said grid (G), a combustion chamber (R), a steam generator (V), means for supplying (H2) in gaseous fluid coming from the combustion chamber (R), - means for supplying (H3) in gaseous fluid captured by (R5), which is dedusted in (D2) and compressed in (P4), oxy burners -coal (B) and located in (H4) and (H5), means for bringing into (H4) and (H5) pulverized coal (CP), oxygen (02) and steam (VP) from of the steam generator (V) in order to produce reducing gas from powdered coal, oxygen and steam, means for supplying (H4) and (H5) with gaseous fluid recycled and captured in
(R4), puis passé dans le laveur (L2), éventuellement aussi un sécheur, puis dans le compresseur (P3) et enfin dans le décarbonateur (E1 ), des moyens pour diriger le gaz sortant capté en (H2), le mélanger avec des fumées issues de (R) et envoyer le gaz résultant vers un dépoussiéreur (D1 ) puis vers une cheminée (O) via le compresseur (P1 ), des moyens pour diriger le gaz sortant capté en (R3) pour l'envoyer vers un laveur (L1 ), éventuellement aussi un sécheur, un compresseur (P2) puis vers le générateur de vapeur (V) ou la chambre de combustion (R) où il sert de combustible.(R4), then passed through the washer (L2), possibly also a dryer, then into the compressor (P3) and finally into the decarbonizer (E1), means for directing the outgoing gas captured in (H2), mixing it with fumes coming from (R) and sending the resulting gas to a dust collector (D1) then to a chimney (O) via the compressor (P1), means to direct the outgoing gas captured in (R3) to send it to a scrubber (L1), possibly also a dryer, a compressor (P2) then to the steam generator (V) or the combustion chamber (R) where it serves as fuel.
52. Installation suivant la revendication 51 , caractérisée en ce qu'on place des brûleurs oxy-charbon (B) verticalement dans la voûte de la hotte (H4) et (H5) des zones (Z4) et (Z5) et ce suivant plusieurs lignes parallèles entre elles et parallèles au sens de déplacement de la grille (G). 52. Installation according to claim 51, characterized in that oxy-coal burners (B) are placed vertically in the roof of the hood (H4) and (H5) of the zones (Z4) and (Z5) and this following several lines parallel to each other and parallel to the direction of movement of the grid (G).
EP01933488A 2000-05-22 2001-05-17 Iron ore reduction method and installation therefor Withdrawn EP1287168A1 (en)

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