FR2541688A1 - Procede et appareil metallurgiques pour produire en continu des boulettes non cuites - Google Patents

Abstract

ON CHARGE EN CONTINU DES BOULETTES VERTES DE MINERAI AVEC UN LIANT DE CARBONATATION EN HAUT 2 DANS UN REACTEUR VERTICAL 1. LES BOULETTES TRAVERSENT CE REACTEUR EN PASSANT PAR UNE ZONE DE PRESECHAGE A, UNE ZONE B POUR CARBONATER LE LIANT ET DURCIR AINSI LES BOULETTES ET UNE ZONE DE SECHAGE C. LES BOULETTES DURCIES SORTANT EN BAS 3 SONT EVACUEES PAR UN TRANSPORTEUR 15. LES ZONES SUPERPOSEES A, B, C DU REACTEUR PRESENTENT DES ORIFICES DE SOUFFLAGE 4, 4, 6, 8 ET DE DECHARGE 5, 5, 7, 9 POUR DES GAZ DE PRESECHAGE, DE CARBONATATION (CONTENANT DU GAZ CARBONIQUE ET DE LA VAPEUR SATUREE) ET DE SECHAGE. L'INVENTION EST NOTAMMENT APPLICABLE A LA PREPARATION DE LA CHARGE D'UN FOUR ELECTRIQUE, POUR LA PRODUCTION DE SILICOMANGANESE.

Description

La présente invention concerne un procédé pour produire en continu des

boulettes non cuites, selon lequel on mélange un liant de carbonatation et de l'eau avec des matières premières comprenant au moins l'une des matières suivantes: (a) des fines de minerai de fer, (b) des fines de minerai non ferreux et (c) des poussières contenant principalement des oxydes de fer ou de métal non ferreux, on transforme le mélange ainsi obtenu en boulettes ou briquettes vertes, ou en d'autres agglomérés crus, désignés ci-après globalement par "boulettes vertes", et on provoque la carbonatation du liant contenu dans les boulettes, sans cuire celles-ci, pour produire ainsi des boulettes non cuites désignées également dans ce qui va suivre par "boulettes traitées" L'invention

concerne également un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé.

La demande de brevet japonais (publication provisoire) N O 50-45 714 du 24 avril 1975 décrit un procédé de ce type pour produire des boulettes non cuites en provoquant le durcissement sans cuisson de boulettes vertes par la carbonatation d'un liant de carbonatation contenu dans les boulettes vertes Selon ce procédé, on charge des boulettes vertes contenant un liant de carbonatation dans un réacteur et on souffle dans celui-ci un gaz de carbonatation contenant du gaz carbonique et ayant une température prescrite pour l'amener en contact avec les boulettes et provoquer la carbonatation

du liant et, par suite, le durcissement des boulettes.

Ce procédd de l'art antérieur pose cependant les problèmes suivants: ( 1) La carbonatation du liant contenu dans les boulettes vertes ndcessite de l'eau et le chauffage des boulettes Dans le procédé counu, la carbonatation s'effectue au moyen de l'eau contenue dans los boulettes vertes et du chauffage de celles-ci à la température prescrite par le gaz de carbonatation Or, lorsque

la teneur en eau des boulettes diminue par suite de leur chauf-

fage, la carbonatation du liant est ralentie, ce qui conduit à un durcissement insuffisant des boulettes et exclut la production de boulettes non cuites de grande résistance mécanique en peu

de temps.

( 2) Lorsque les boulettes vertes contiennent une grande quantité d'eau, afin de favoriser la carbonatation du liant, il se pose le problème que les boulettes se désintègrent ou s'agglutinent dans le réacteur Le rendement en boulettes est ainsi diminué et, comme les boulettes adhèrent également à la surface interne des parois latérales du réacteur, l'avance régulière et en douceur des boulettes à travers le réacteur est compromise Le réacteur

étant alimenté en continu avec des boulettes vertes, la produc-

tion convenable de boulettes non cuites devient pratiquement

impossible.

Il existe donc un besoin pour un procédé et un appareil, du type indiqué ci-dessus, permettant de produire en continu des boulettes non cuites de grande résistance et d'excellente qualité avec un haut rendement et en peu de temps, sans que les boulettes

risquent de se désintégrer ou de seagglutiner dans le réacteur.

L'invention prévoit également llintroduction continue de boulettes vertes dans un réacteur et le soufflage dans te réacteur d'un gaz de carbonatation ayant une température prescrite et contenant du gaz carbonique pour provoquer la carbonatation du liant et le

durcissement consécutif des boulettes.

Selon le procédé de l'invention, on utilise un réacteur

de type vertical qui possède, l'une après l'autre, une zone de pré-

séchage, une zone de carbonatation et une zone de séchage On fait passer les boulettes en continu à travers ces trois zones, dans l'ordre indiqué Dans la zone de préséchage, on souffle un gaz de préséchage ayant une humidité relative qui peut atteindre 707 et une température de 40 à 250 C, dans le but de présécher les boulettes vertes dans cette zone jusqu'à ce que leur teneur en eau soit ramenée entre 1 et 77 en poids Dans la zone de carbonatation, on souffle un gaz de carbonatation qui contient 5 à 95 % en volume de gaz carbonique et 5 à 957 en volume de vapeur saturée et qui présente une température de 30 à 980 C, dans le but de provoquer la carbonatation du liant contenu dans les boulettes Dans la zone de séchage, on souffle enfin un gaz de séchage ayant une température de 100 à 300 C dans le but

de sécher les boulettes et de les durcir ainsi dans cette zone.

-3 D'autres caractéristiques et avantages de l)invention

ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de

plusieurs exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est la représentation schématique d'un premier exemple de réalisation de l'appareil selon l'invention; la figure 2 est la représentation schématique d'un appareil selon un deuxième exemple de réalisation; la figure 3 est la représentation schématique d'un appareil selon un troisième exemple de réalisation; la figure 4 montre schématiquement un exemple d'un mécanisme de régulation pour réguler le débit de gaz carbonique

introduit dans un refroidisseur faisant partie de l'appareil repré-

senté figure 3, ainsi que pour réguler le débit d'eau de refroidis-

sement injectée dans ce même refroidisseur; et les figures 5, 6 et 7 sont des graphiques représentant la résistance à la compression de boulettes produites selon trois exemples de mise en oeuvre du procédé de l'invention dans des appareils

comme ceux représentés sur les figures 1 et 2.

Avant de procéder à la description détaillée des

figures, les valeurs indiquées dans ce qui précède pour les tempéra-

tures et les teneurs des gaz notamment seront explicitées d'abord.

Le but du préséchage des boulettes vertes dans la zone de prêsêchage est d'éviter que les boulettes, par suite d'une trop forte teneur en eau, ne se désintègrent ou ne s'agglutinènt dans la zone de carbonatation suivante sous leeffet de la vapeur saturée contenue dans le gaz de carbonatation Si le gaz de préséchage possède une humidité relative supérieure à 70 %e il devient difficile

de présécher les boulettes vertes dans cette zone à la valeur pres-

crite en peu de temps La même difficulté se présente lorsque la

température du gaz de préséchage est inférieure à 40 'C Si sa tempé-

rature est au contraire supérieure à 250 'C, les boulettes vertes risquent d'être désintégrées dans la zone de préséchage par le choc thermique produit par le gaz de prâséchage Le préséchage doit ramener la teneur en eau des boulettes entre 1 et 7 % en poids Au-dessous de 1 % en poids, il

devient difficile de carbonater le liant dans la zone de carbona-

tation suivante, de sorte qu'il est impossible de produire des boulettes non cuites de bonne qualité Si la teneur en eau des boulettes après le préséchage est au contraire supérieure à 7 % en poids, il devient impossible d'empêcher la désintégration ou

l'agglutination des boulettes dans la zone de carbonatation suivante.

L'invention prévoit l'emploi d'un gaz de carbonata-

tion contenant du gaz carbonique et de'la vapeur saturée pour les raisons indiquées ci-après Premièrement, il devient ainsi possible d'apporter l'eau nécessaire à la carbonatation du liant contenu dans les boulettes par une partie au moins de la vapeur saturée contenue dans le gaz de carbonatation Deuxièmement, il devient possible de chauffer les boulettes efficacement grâce au fait que, lorsque la température du gaz de carbonatation est réduite en raison de l'échange thermique avec les boulettes dans la zone de carbonatation, une partie au moins de la vapeur saturée contenue dans le gaz de carbonatation se condense en dégageant de la chaleur de condensation qui compense la perte de chaleur de ce gaz par

l'échange thermique avec les boulettes.

Si la teneur en gaz carbonique du gaz de carbonatation est inférieure à 5 % en volume, la carbonatation du liant contenu

dans les boulettes devient insuffisante, de sorte qu'il est impos-

sible de produire des boulettes de bonne qualité Si la teneur en gaz carbonique est au contraire supérieure A 95 % en volume, la teneur en vapeur saturée devient trop faible, ce qui conduit à un apport d'eau et un chauffage insuffisants des boulettes, avec le résultat que l'action du gaz pour promouvoir la carbonatation du liant devient insuffisante Ceci explique en même temps pourquoi la teneur en vapeur saturée du gaz de carbonatation ne doit pas être inférieure à 5 % en volume Lorsque la teneur en vapeur saturée est au-contraire supérieure à 95 % en volume, la teneur en gaz carbonique du gaz de carbonatation devient trop faible, ce qui conduit a l'insuffisance de carbonatation du liant, comme décrit

plus haut.

Si la température du gaz de carbonatation est infé-

rieure à 30 'C, les boulettes sont insuffisamment chauffées par ce gaz, de sorte qu'il est impossible de promouvoir la carbonatation du liant Si la temperature de ce gaz est supérieure à 98 C, sa teneur en gaz carbonique tombe au-dessous de 5 % en volume, ce qui

conduit à une carbonatation insuffisante du liant.

Le but du séchage des boulettes dont le liant a été carbonate est d'augmenter leur résistance à la compression par séchage Un gaz de séchage dont la température est inférieure à C ne produit qu'une amélioration limitée de la résistance à la compression des boulettes Lorsque la température de ce gaz insuffle dans la zone de séchage est au contraire supérieure A 300 C, la

résistance à la compression des boulettes est diminuée.

Lemploi d'un gaz de séchage contenant au moins 5 % en

volume de gaz carbonique est très efficace pour améliorer la résis-

tance à la compression des boulettes Avec un tel gaz> non seulement les boulettes sont complètement séchées, la carbonatation du liant des boulettes est en outre complatée par le gaz carbonique contenu dans le gaz de séchage et par l'eau restée dans les boulettes Pour obtenir cet effet d'amélioration de la résistance à la compression,

le gaz de séchage doit contenir au moins 5 % en volume de gaz carbo-

nique.

Le liant de carbonatation utilisd dans le procédé selon l'invention est eonstitud d'au moins l'une des substances suivantes: chaux éteinte, laitier produit dans l%élaboration de l'aeier, laitier de convertisseur et/ou de four électrique par

exemple, et laitier produit dans l'élaboration d'un ferroalliage.

Le laitier produit dans l'élaboration de ferromanganèse à moyen

carbone convient particulièrement parce qu'il est carbonate relati-

vement rapidement et parce qu'il est économique.

La figure 1 représente schématiquement un premier e -emple de réalisation de l'appareil de l Vinvention sous forme d'un réacteur vertical 1 avec en haut une entrée 2 pour les boulettes vertes et en bas une sortie 3 pour les boulettes traitées Ce

râacteur possède de haut en bas une zone de prdséchage A pour pré-

sdcher les boulettes vertes, introduites en continu à travers l'entrée 2, au moyen d'un gaz de prdsdchage, comme ddfini dans ce qui précède, une zone de carbonatation B pour carbonatert le liant

contenu dans les boulettes préséchees au moyen d'un gaz de carbo-

natation, également comme défini dans ce qui précède, ainsi qu'une zone de séchage C pour sécher les boulettes, dont le liant vient

d'être carbonate, au moyen d'un gaz de séchage de 100 à 300 'C.

La zone de préséchage A présente, sur chacune de ses parois latérales opposées la et lb, au moins un orifice 4, 4 ' pour souffler le gaz de préséchage dans cette zone et au moins un orifice de décharge 5, 5 ', situé sous l'orifice de soufflage 4, 4 ', pour l'évacuation à l'extérieur du gaz de préséchage soufflé dans la zone A.

La zone de carbonatation B possède, sur une paroi laté-

rale la, au moins un orifice 6 pour souffler le gaz de carbonatation dans cette zone et, sur l'autre paroi latérale lb, au moins un orifice de décharge 7 pour l'évacuation à l'extérieur du gaz de carbonatation. La zone de séchage C possède, sur une paroi latérale la, au moins un orifice 8 pour souffler le gaz de séchage dans cette zone et, sur l'autre paroi latérale lb, au moins un orifice de-décharge 9 pour l'évacuation à l'extérieur du gaz de séchage La référence 15 sur la figure 1 désigne un transporteur installé sous l'extrémité inférieure du réacteur vertical 1 et servant à évacuer les boulettes

traitées déchargées du réacteur par la sortie 3 en bas.

Les boulettes vertes introduites Wen continu par l'entrée 2 à l'extrémité supérieure du réacteur vertical 1 ont une teneur en eau comprise entre 6 et 20 % en poids Elles sont présêchées dans la zone A, par le gaz de préséchage défini dans ce qui précède et insufflé par l'orifice ou les orifices 4, 4 ', de manière que la teneur en eau des boulettes soit ramenée à une valeur comprise entre 1 et 7 % en poids. Les boulettes ainsi pr 9 séchées sont soumises dans la zone de carbonatation B à l'action du gaz de carbonatation, insufflé à travers l'orifice ou les orifices 6, ce qui produit la carbonatation

du liant des boulettes.

Les flèches en trait plein sur la figure 1 indiquent que le gaz de carbonatation peut être insufflé par les orifices 6 de la paroi latérale la et peut être déchargé de la zone de carbonatation par les orifices 7 prévus dans la paroi latérale opposée lb, Les flèches en pointillé indiquent que cette circulation du gaz de carbonatation peut également être inversée à certains moments, l'insufflation s'effectuant par les orifices 7 de la paroi lb Les boulettes dans la zone de carbonatation B peuvent ainsi être chauffées plus uniformément, ce qui favorise la carbonatation du liant. Les boulettes dont le liant vient d'être carbonate dans la zone B sont ensuite séchées et durcies, sans être cuites, dans la zone de séchage C, présentant au moins un orifice 8 pour le soufflage du gaz de séchage dans cette zone et au moins un orifice 9 pour la décharge de ce gaz Les boulettes sont ensuite déchargées

en continu par la sortie 3.

En raison du préséchage des boulettes dans la zone A, o leur teneur en eau est ramenée à 1-7 % en poids, la teneur en eau des boulettes ne risque pas de devenir excessive dans la zone suivante B par suite de l'apport de vapeur saturée par le gaz de carbonatation,

ce qui entraînerait la ddsintegration ou l'agglutination des boulettes.

Ainsi, une partie-au moins de la vapeur saturée fournit de l'eau et

la chaleur nécessaires à la réaction de carbonatation du liant.

Cette réaction permet le durcissement des boulettes, lesquelles sont ensuite séchées dans la zone C Il est ainsi possible de produire en continu des boulettes non cuites de grande résistance mécanique

et d'excellente qualité avec un haut rendement et en peu de temps.

La figure 2 montre schématiquement un second mode de réalisation de l'appareil selon l'invention Dans cet appareil, la

zone de séchage est formée dans une cuve de séchage séparée 10.

Celle-ci possède une zone de séchage CI située dans sa partie supé-

rieure et une zone de refroidissement D située directement sous la zone de séchage et servant au refroidissement des boulettes séchées au moyen d'un gaz de refroidissement La cuve de séchage 10 présente à son extrdmité supérieure une entrée lh pour recevoir les boulettes dont le liant vient d'être carbonate et qui sont amenées en continu depuis la zone de carbonatation B L'extrémité inférieure de la

cuve 10 forme une sortie 12 pour les boulettes traitées et refroi-

dies. La zone de séchage C' présente au moins un orifice 8; pour le soufflage de gaz de séchage A la partie inférieure de sa paroi latérale 10 a et au moins un orifice de décharge 9 ' pour l'évacuation du gaz de séchage dans ou près de la partie supérieure

de cette même paroi latérale.

De façon analogue, la zone de refroidissement D présenté au moins un orifice 13 pour le soufflage de gaz de refroidissement dans la partie inférieure de sa paroi latérale l Oa et au moins un orifice de décharge 14 dans la partie supérieure de cette même paroi pour l'évacuation du gaz de refroidissement insufflé dans la zone de refroidissement D Sur la figure 2, 16 désigne un transporteur pour transporter les boulettes dont le liant vient d'être carbonaté, qui sont déchargées en continu par la sortie 3 t du réacteur vertical 1, jusqu'à l'entrée 11 de la cuve de séchage séparée 10, tandis que 17 désigne un transporteur pour évacuer les boulettes traitées déchargées

par la sortie 12 en bas de la cuve 10.

Les boulettes vertes, ayant une teneur en eau de 6 à % en poids, sont introduites en continu dans le réacteur vertical 1 par l'entrée 2 à son extrémité supérieure et sont ensuite traitées comme dans le premier exemple (figure 1) dans la zone de préséchage A puis dans la zone de carbonatation B, d'oti elles sont déchargées par

la sortie 3 ' De là, elles sont amenées en continu par les transpor-

teurs 15 et 16 jusque dans la cuve de séchage 10 pour être séchées dans la zone C', refroidies dans la zone D, déchargées par la sortie

12 puis évacuées sur le transporteur 17.

La cuve de séchage séparée 10 de ce second exemple de réalisation peut aussi ne pas comporter la zone de refroidissement D, auquel cas les boulettes -sont seulement séchées et durcies dans la

cuve 10, d'o elles sont déchargées par la sortie 12, le refroidis-

sement s'effectuant spontanément à l'air libre pendant le transport

sur le convoyeur 17.

Le troisième exemple de réalisation de l'appareil selon l'invention, représenté figure 3, comporte également une cuve de

séchage séparée 10 avec une zone de séchage C' dans la partie supé-

rieure de la cuve et une zone de refroidissement D dans sa partie inférieure La zone de séchage C' présente au moins un orifice 8 ' pour le soufflage de gaz de séchage dans la partie inférieure de sa paroi latérale l Oa et au moins un orifice de décharge 9 ' pour ce gaz dans la partie supérieure de l'autre paroi latérale O 10 b La zone de refroidissement D présente au moins un orifice 13 de soufflage de gaz de refroidissement dans la partie inférieure de sa paroi

latérale 10 a et au moins un orifice 14 de décharge de gaz de refroi-

dissement dans la partie supérieure de l'autre paroi latérale 10 b. Les boulettes dont le liant vient d'être carbonaté sont introduites en continu par l'entrée 11 à l'extrémité supérieure de la cuve 10 et sont séchées et durcies dans la zone de séchage C' au moyen d'un gaz de séchage qui est soufflé dans cette zone à travers un tuyau 22 d'alimentation en gaz de séchage et & travers l'orifice ou les orifices de souf lage 8 ' Les boulettes sont ensuite refroidies dans la zone D sous-jacente au moyen dlun gaz de refroidissement soufflé

dans cette zone à travers un tuyau 32 d'alimentation en gaz de refroi-

dissement et l'orifice ou les orifices de soufflage 13.

L'appareil de ee troisième exemple, représenté figure 3, comporte un four 18 servant de générateur de gaz à haute température pour la préparation du gaz de séchage qui doit être soufflé entre 100 et 300 C dans la zone de séchage C' La référence 19

désigne un échangeur de chaleur qui fait également partie de l'qui-

pement générateur de gazc>e séchage Le four à haute température 18 brdle au moins leun des combustibles suivants: huile lourde, gaz naturel, propane, gaz de gueulard, gaz de four a coke et gaz de convertisseur d'aciéries Le combustible est amené au four 18 à travers un tuyau d'alimentation en combustible 20 Le four 18 est en outre

alimenté en air à travers un tuyau 21 et il délivre un gaz de com-

bustion à haute température La température de ce gaz est ramenée à 310 C par exemple par addition d'une partie du gaz de séchage déchargé de la zone de séchage CI, à travers lorifice ou les orifices de décharge 9 ' Ladite partie du gaz de séchage est amende par des conduits 24 et 26 au four 18 et introduite dans celui-ci Leéchangeur 19 refroidit le gaz fourni par le four 18 par échange thermique avec de leair à température ambiante qui arrive par un tuyau 23, en vue de la préparation d'un gaz de séchage d'une température de 210 'C par

exemple.

Le gaz de séchage ainsi préparé-dans l changeur 19 est soufflé de la à travers le tuyau 22 d'alimentation en gaz de séchage et à travers l'orifice ou les orifices de soufflage 8 ' de la cuve 10 dans la zone de séchage C' de cette cuve L'air chauffé dans l'échangeur 19 est amené à travers un conduit 33 à la partie supérieure du réacteur vertical 1, o il est insufflé dans la zone de préséchage A à travers l'orifice ou les orifices 4, 4 ' A l'air

réchauffé venant de l'échangeur 19 vient s'ajouter l'air de refroi-

dissement évacué de la zone de refroidissement B de la cuve 10 à travers l'orifice ou les orifices 14, raccordé(s) par un conduit 34 au conduit de gaz 33 menant à la zone de préséchage A, à l'entrée de

laquelle le mélange gazeux ainsi produit est A 1200 C par exemple.

Après avoir séché les boulettes, le gaz de séchage, ayant une température de 130 'C et contenant de la vapeur à raison de 310 g/Nm par exemple, est introduit par un conduit 24 dans un cyclone 25, o le gaz est débarrassé de la poussière qu'il contient, puis à travers un autre conduit 27 dans un refroidisseur 28 en vue de la préparation du gaz de carbonatation Une partie du gaz de séchage dépoussiéré dans le cyclone 25 est introduite dans le conduit 26 pour être amenée au four 18 o, comme mentionné, elle est ajoutée au gaz à haute température fourni par ce four en vue du réglage de

la température à la sortie du four.

Le gaz de séchage provenant de la zone C' et introduit dans le refroidisseur 28 après avoir passé le cyclone 25 est mélangé dans le refroidisseur avec du gaz carbonique arrivant en quantités prescritespar un tuyau 29 dealimentation en gaz carbonique, qui est branché sur le conduit 27 menant au refroidisseur 28 Dans ce dernier, le mélange est refroidi a une température prescrite par de l'eau de refroidissement injectée dans le refroidisseur 23 à partir d 8 un tuyau 30 d'arrivée d'eau de refroidissement, en vue de la préparation d'un gaz de carbonatation ayant une température de 650 C par exemple et contenant du gaz carbonique et de la vapeur saturée en quantités prescrites Le gaz de carbonatation ainsi préparé est amené à partir

du refroidisseur 28 à travers un tuyau 31 d'alimentation en gaz de-

carbonatation jusqu'à l'orifice ou les orifices 6 de soufflage de la zone de carbonatation 5 du réacteur vertical 1 L'eau ayant servi au refroidissement du gaz de séchage dans le refroidisseur 28 est

déchargée de celui-ci à l'extérieur.

Pour préparer le gaz de carbonatation à la température prescrite et contenant du gaz carbonique et de la vapeur saturée en quantités prescrites dans le refroidisseur 28, il faut convenablement régler le débit du gaz carbonique introduit dans le refroidisseur et le débit de l'eau de refroidissement injectée dans ce même refroidis- seur La figure 4 montre schématiquement un exemple de réalisation d'un mécanisme permettant ces réglages Il comprend un appareil 35 pour mesurer la concentration de gaz carbonique dans le gaz de carbonatation et un thermomètre 37 pour mesurer la température du gaz de carbonatation Ces deux appareils sont raccordés au tuyau 31 d'alimentation en gaz de carbonatation entre le refroidisseur 28 et les orifices de soufflage 6 de la zone de carbonatation Le mécanisme comporte en outre une valve régulatrice 36 pour réguler le débit du gaz carbonique dans le tuyau 29 d'alimentation en gaz carbonique menant au refroidisseur 28, de même qu'une valve régulatrice 38 pour

réguler le débit de l'eau de refroidissement dans le tuyau 30 d'ali-

mentation en eau de refroidissement menant au refroidisseur.

L'appareil 35 mesure en permanence la concentration

en gaz carbonique du gaz de carbonatation préparé dans le refroidis-

seur 28 Le mesureur 35 commande la valve 36 pour ajuster la concen-

tration en gaz carbonique à une valeur prescrite Le thermomètre 37, mesurant en permanence la température du gaz de carbonatation, commande

à son tour la valve régulatrice 38 pour le débit de l'eau de refroidis-

sement, de manière à régler ainsi la température du gaz de carbona-

tation à la valeur prescrite.

L'appareil selon ce troisième mode de réalisation de

l'invention permet de fortement réduire la quantité de chaleur néces-

saire au présêchage des boulettes, à la carbonatation du liant des bou-

lettes et au séchage de celles-ci Pour donner un exemple pgcis,enrrélant la température du gaz de préséchage soufflé dans la zone A à 130 'C, la température du gaz de carbonatation soufflé dans la zone B à 650 C et la température du gaz de séchage soufflé dans la zone C' à 210 'C dans un système comme celui représenté figure 2, il faut une quantité totale de chaleur de 1090 MJ ( 260 Mcal) par tonne de boulettes

produites pour porter les gaz aux différentes températures mentionnées.

La quantité totale de chaleur nécessaire pour porter les gaz aux mêmes températures n'est plus que de 568 Mi ( 140 Mcal) par tonne de boulettes produites dans un système comme celui représenté figure 3, o l'on utilise comme gaz de carbonatation le gaz ayant servi au séchage dans la zone C' et o l'on utilise comme gaz de préséchage le gaz ayant servi au refroidissement des boulettes dans la zone D et de l'air chauffé par échange thermique avec le gaz de

combustion à haute température dans l'échangeur 19.

La cuve de séchage séparée 10 du troisième exemple

décrit ci-dessus peut également ne pas comporter la zone de refroidis-

sement D, de sorte que les boulettes dont le liant vient dtêtre carbo-

naté sont seulement séchées et durcies dans la cuve 10 Elles seront alors déchargées par la sortie 12 pour se refroidir spontanément à l'air libre pendant le transport sur le convoyeur 17 Seul de l'air chauffé par échange thermique avec le gaz à haute température dans l'échangeur 19 est dans ce cas soufflé à travers le conduit 33 et l'orifice ou les orifices 4, 4 ' dans la zone de prêséchage A du

réacteur vertical 1.

L'invention sera maintenant décrite plus en détail

encore par plusieurs exemples non limitatifs.

Exemple 1

On mélange du laitier produit dans l'élaboration de ferromanganèse à moyen carbone à raison de 10 % en poids comme liant de carbonatation et de l'eau en une quantité prescrite avec des fines

de minerai de fer comme matière première et représentant 90 % en poids.

On transforme le mélange ainsi obtenu en boulettes vertes ayant une teneur en eau moyenne de 9,9 % en poids et une grosseur de particule moyenne de 13 mm On charge les boulettes vertes dans un appareil comme

celui représenté figure 2 pour les présécher, provoquer la carbonata-

tion du liant, les sécher puis refroidir les boulettes dans les conditions suivantes: ( 1) gaz de préséchage: de l'air à 60 C, ( 2) durée du préséchage: environ 1 h, ( 3) température des boulettes après préséchage: 40 C, ( 4) teneur en eau des boulettes après préséchage: 4 en poids, ( 5) gaz de carbonatation: gaz contenant 19,7 % en volume de vapeur saturée et 80,3 % 7 en volume de gaz carbonique et présentant une température de 65 C, ( 6) durée de carbonatation du liant environ 9 h, ( 7) température des boulettes après la carbonatation de leur liant:

60 C,

( 8) gaz de séchage: de l'air à 200 C, ( 9) durée du séchage: environ 1, 5 h, ( 10) gaz de refroidissement: de l'air a la température ambiante, et ( 11) durée du refroidissement: environ 1 h. La figure 5 est un graphique qui représente la variation de la résistance à la compression en fonction du temps des boulettes produites sous les conditions indiquées ci-dessus On voit-sur ce graphique que les boulettes dont le liant vient d'être carbonate possèdent en moyenne une résistance individuelle à la compression de 850 N ( 85 kg) et que leur rdsistance à la compression est en moyenne de 1300 N après séchage Il est donc possible de produire ainsi des boulettes non cuites de haute résistance mécanique et d'excellente qualité avec un fort rendement La production peut être poursuivie de façon continue pendant une longue durée sans qu'il y ait des désint'grations ou des agglutinations de boulettes pendant leur passage

a travers le réacteur vertical.

Exemple 2

On mélange de la chaux éteinte à raison de 10 % en poids comie liant de carbonatation et de l'eau en une quantité prescrite avec des fines de minerai de fer à raison de 90 % en poids comme matière premières On transforme le mélange ainsi obtenu en boulettes vertes ayant une teneur en eau moyenne de 9,5 % en poids et une grosseur de particule moyenne de 13 mm On introduit les boulettes ainsi préparées dans un appareil comme celui représenté figure 2 pour, sdquentiellement, les prêséher et produire la carbonatation de leur liant sous les m 8 mes conditions que dans l'exemple 1 et les sécher ensuite pendant environ 2 h par de l'air à 200 C ou par un gaz de séchage à 200 C qui contient du gaz carbonique à raison de 5 % en volume Ensuite, on refroidit

les boulettes dans les mimes conditions que dans l'exemple 1.

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Le graphique de figure 6 montre la résistance à la compression des boulettes ainsi produites Dans la partie séchage de ce graphique, la ligne en trait plein indique la résistance à la

compression obtenue en cas dlutilisation d'un gaz de séchage conte-

nant 5 % en volume de gaz carbonique, tandis que la ligne en pointillé indique la résistance à la compression obtenue en cas d'utilisation d'air comme gaz de séchage On voit sur le graphique de figure 6 que les boulettes dont le liant vient d'être carbonate ont une résistance à la compression individuelle (déterminée par boulette) qui est en moyenne de 1150 N Après le séchage, la résistance moyenne est de 1400 N si l'air est utilisé comme gaz de séchage et de 1500 N avec l'emploi d'un gaz de séchage contenant du gaz carbonique Il est donc ainsi possible, surtout en cas d'emploi de gaz carbonique, de produire avec un fort rendement des boulettes non cuites d'excellente qualité et de haute résistance Comme dans l'exemple 1, il n'y a jamais eu de désintégration ou d'agglutination de boulettes pendant

leur passage à travers le réacteur vertical en cours de fonctionnement.

Exemple 3

On mélange du poussier de coke à raison de 15 % en poids comme réducteur, du laitier produit à l'élaboration de ferromanganèse à moyen carbone à raison de 10 % en poids comme liant de carbonatation et de l'eau en une quantité prescrite avec des fines de minerai de manganèse à raison de 75 % en poids comme matière première On transe forme le mélange ainsi obtenu en boulettes vertes ayant une teneur en eau moyenne de 9,9 % en poids et une grosseur de particule moyenne de 13 mm On charge les boulettes ainsi préparées dans un appareil

comme celui représenté figure 2 pour les soumettre séquentiellement.

au préséchage, à la carbonatation du liant, au séchage et au refroi-

dissement sous les conditions suivantes ( 1) gaz de préséchage: de l'air à 850 C, ( 2) durée du préséchage: environ 30 min, ( 3) température des boulettes après préséchage: 40 'C, ( 4) teneur en eau des boulettes après préséchage: 4,5 % en poids, ( 5) gaz de carbonatation: gaz contenant 69 % en volume de vapeur saturée et 31 % en volume de gaz carbonique et présentant une température de 90 C, ( 6) durée de la carbonatation du liant: environ 9,5 h, ( 7) température des boulettes après carbonatation du liant: 90 'C, ( 8) gaz de séchage: de l'air A 200 C, ( 9) durée du séchage: environ 1,5 h, ( 10) gaz de refroidissement: de l'air à la température ambiante, et ( 11) durée du refroidissement: environ 1 h. La résistance à la compression des boulettes ainsi produites est indiquée dans le graphique de figure 7 Sur ce graphique, la ligne en trait plein indique la résistance à la compression obtenue

lorsque la carbonatation du liant s'effectue à la pression atmosphé-

rique, tandis que la ligne en pointillé indique la résistance à la compression obtenue lorsque la carbonatation s'effectue sous une pression de 2 bars Les boulettes de cet exemple contiennent du poussier de coke comme réducteur afin d'améliorer la réductibilité des boulettes non cuites obtenues On a jusqu'à présent considéré

genéralement que lton ne peut pas conférer une résistance à la compres-

sion suffisante à de telles boulettes contenant du poussier de coke, même en appliquant la carbonatation d'un liant Or, avec le procédé selon l'invention, après leur passage par la zone de séchage,-les boulettes à poussier de coke avaient une résistance à la compression de 600 N en moyenne, par boulette, lorsque la carbonatation était

effectuée à la pression atmosphérique, et une résistance-à la compres-

sion qui atteignait même 800 N si la carbonatation était effectuée sous une pression de 2 bars Il est donc ainsi possible de produire des boulettes non cuites de cette sorte avec une excellente qualité et une résistance mécanique suffisante pour servir de charge dans un

four électrique La production est en outre possible à un haut rende-

ment et, comme dans l'exemple 1, il n'y a jamais eu de désintégration ou d'agglutination de boulettes pendant leur passage à travers le

réacteur vertical en fonctionnement.

Exemple 4

Pour produire des boulettes non cuites comme matière première pour l'élaboration de silicomanganèse, on mélange du poussier de coke à raison de 145/ en poids comme réducteur, du laitier produit à l'élaboration de ferromanganèse à moyen carbone à raison de 12 % en poids comme liant de carbonatation et de l'eau en une quantité prescrite avec des matières premières constituées par des fines de minerai de manganèse à raison de 647 en poids et des fines de minerai de fer à raison de 10 % en poids On transforme le mélange obtenu en boulettes vertes ayant une teneur en eau moyenne de 9,7 % en poids et une grosseur de particule moyenne de 13 mm Les rapports de mélange des matières premières, du réducteur et du liant de carbonatation mentionnés ci-dessus sont les mêmes que les rapports de mélange normalement prévus pour les matières premières entrant

dans l'élaboration de silicomanganèse.

On charge-les boulettes vertes ainsi préparées

dans un appareil comme celui de figure 2 o on les soumet séquentiel-

lement à un préséchage, la carbonatation du liant, un séchage et

un refroidissement sous les mnmes conditions que dans l'exemple 1.

Les boulettes obtenues après le séchage ont une résistance à la compression qui est en moyenne de 600 à 700 N par boulette Il est donc ainsi possible de produire avec un fort rendement des boulettes non cuites d'excellente qualité et de résistance mécanique suffisante pour servir de charge dans un four électrique Comme dans l'exemple 1, il n'y a jamais eu de désintégration ou d'agglutination de boulettes pendant leur passage-à travers le réacteur vertical Dans cet exemple, le laitier provenant de llélaboration de ferromanganèse à moyen carbone, qui a éte ajouté comme liant de carbonatation, constitue

également une matière première source de manganèse pour l'élabora-

tion de silicomanganèse La production et l'utilisation de boulettes

non cuites selon cet exemple peuvent de ce fait être très rationnelles.

Il ressort donc de ce qui précède que le procédé et l'appareil selon l'invention permettent de produire en continu des boulettes non cuites d'excellente qualité et avec un haut rendement,

en peu de temps et sans que la production s'accompagne de désinté-

grations ou d'agglutinations de boulettes.

R E v E N D I C A T I 0 N S 1 Procédé pour produire en continu des boulettes non cuites, selon lequel on mélange un liant de carbonatation et de l'eau avec des matières premières comprenant au moins l'une des matières suivantes: (a) des fines de minerai de fer, (b) des fines de minerai non ferreux et (c) des poussières contenant principalement des oxydes de fer ou de métal non ferreux, on transforme le mélange ainsi obtenu en boulettes vertes, on charge ces boulettes de façon continue dans un réacteur et on souffle dans ce réacteur un gaz de carbonatation ayant une température prescrite et contenant du gaz carbonique, de manière à amener ce gaz de carbonatation en contact avec les boulettes dans le réacteur en vue de la carbonatation du liant contenu dans les boulettes pour durcir ainsi les boulettes sans les cuire pendant leur production continue, caractérisé en ce que on utilise un réacteur du type vertical possédant une zone de prêséchage, une zone de carbonatation faisant suite & la zone de préséchage et une zone de séchage faisant suite à la zone de carbonatation; on fait passer les boulettes séquentiellement et de

façon continue à travers la zone de préséchage, la zone de carbonata-

tion et la zone de séchage, dans cet ordre;

on souffle dans la zone de présëchage un gaz de pré-

séchage ayant une humidité relative pouvant atteindre 70 % et une température comprise entre 40 et 2500 C afin de présécher les boulettes dans cette zone jusqulâ ce que leur teneur en eau soit ramenée A une valeur comprise entre 1 et 7 % en poids; on utilise un gaz de carbonatation qui contient 5 à % en volume de gaz carbonique et 5 à 95 % en volume de vapeur saturée

et qui présente une température comprise entre 30 et 980 C et on -

souffle ce gaz dans la zone de carbonatation afin de carbonater le liant contenu dans les boulettes dans cette zone; et on souffle dans la zone de séchage un gaz de séchage dont la température est comprise entre 100 et 300 'C afin de sécher et

de durcir ainsi les boulettes dans cette zone.

2 Procédé selon la revendication 1, o le gaz de séchage

contient au moins 5 % en volume de gaz carbonique.

3 Procédé selon la revendication 1, o l'on utilise un liant constitué d'au moins une des substances suivantes: chaux éteinte, un laitier produit dans l'élaboration de l'acier et un

laitier produit dans l'élaboration d'un ferroalliage.

4 Procédé selon la revendication 2, o le liant est constitué d'au moins une des substances suivantes: chaux éteinte, un laitier produit dans l'élaboration de l'acier et un laitier produit

dans l'élaboration d'un ferroalliage.

Procédé selon la revendication 3 ou 4, o le liant est

un laitier produit dans l'élaboration de ferromanganèse à moyen carbone.

6 Appareil pour produire en continu des boulettes non cuites, en particulier pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une

quelconque des revendications 1 à 5, comprenant un réacteur conçu

pour recevoir des boulettes vertes préparées par le mélange d'un liant de carbonatation et de l'eau avec des matières premières comprenant au moins l'une des matières suivantes: (a) des fines de minerai de fer, (b) des fines de minerai non ferreux et (c) des poussières contenant principalement des oxydes de fer ou de métal non ferreux, ainsi que la transformation du mélange ainsi obtenu en boulettes, et pour la carbonatation du liant contenu dans les boulettes au moyen d'un gaz de carbonatation ayant une température prescrite et contenant du gaz carbonique, en vue du durcissement des boulettes, le réacteur présentant une entrée pour les boulettes vertes à son extrémité supérieure et une sortie pour les boulettes traitées non cuites à son extrémité inférieure et le réacteur possédant au moins un orifice pour souffler le gaz de carbonatation dans le réacteur et au moins un orifice de décharge pour évacuer à l'extérieur le gaz de

carbonatation soufflé dans le réacteur, caractérisé en ce que:-

le réacteur ( 1) est de type vertical et possède une zone de préséchage (A) pour présécher les boulettes introduites en continu à travers l'entrée ( 2) à l'extrémité supérieure du réacteur au moyen d'un gaz de préséchage ayant une humidité relative pouvant atteindre 70 % et une température comprise entre 40 et 250 'C, jusqu'à ce que l'humidité des boulettes soit réduite à une valeur comprise entre 1 et 7 % en poids, une zone de carbonatation (B) qui fait suite à la zone de présêchage (A) pour carbonater le liant contenu dans les boulettes ainsi préséchées au moyen d'un gaz de carbonatation contenant 5 à 95 % en volume de gaz carbonique et 5 à 95 % en volume de vapeur saturée et ayant une température comprise entre 30 et 98 C,

ainsi qu'une zone de séchage (C) qui fait suite à la zone de carbo-

natation (B) pour sécher les boulettes, dont le liant a été carbonaté, au moyen d'un gaz de séchage ayant une température comprise entre 100 et 300 C, la zone de préséchage (A), la zone de carbonatation (B) et la zone de séchage (C) étant disposées dans cet ordre de haut en bas, les boulettes vertes introduites en continu à travers l'entrée ( 2)

dans le réacteur vertical ( 1) traversant de façon continue et séquen-

tiellement la zone de préséchage (A), la zone de carbonatation (B) et la zone de séchage (C); la zone de préséchage (A) présente au moins un orifice ( 4, 4 ') pour souffler le gaz de préséchage dans cette zone (A) et au moins un orifice de décharge ( 5, 5 ') pour décharger à l'extérieur le gaz de préséchage soufflé dans cette zone (A) à travers cet orifice de soufflage ou ces orifices de soufflage ( 4, 4 '); la zone de carbonatation (B) présente au moins un orifice ( 6) pour souffler le gaz de carbonatation dans cette zone et au moins un orifice de décharge ( 7) pour évacuer à l'extérieur le gaz de carbonatation soufflé dans cette zone (B) à travers l'orifice ou les orifices de soufflage ( 6); et la zone de séchage (C) présente au moins un orifice ( 8) pour souffler le gaz de séchage dans cette zone (C) et au moins un orifice de décharge ( 9) pour décharger à l'extérieur le gaz de séchage soufflé dans cette zone (C) à travers l'orifice ou les orifices

de soufflage ( 8).

7 Appareil selon la revendication 6, o: la zone de séchage est formée par une cuve de séchage séparée ( 10) qui présente à son extrémité supérieure une entrée ( 11) pour recevoir les boulettes, dont le liant a été carbonate et qui sont amendes en continu depuis la zone de carbonatation (B), et dont l'extrémité inférieure présente une sortie ( 12) pour décharger les boulettes traitées mais non cuites; et la cuve de séchage séparée ( 10) présente au moins un orifice ( 81) pour souffler le gaz de séchage dans cette cuve et au moins un orifice de décharge ( 9 ') pour évacuer à l'extérieur le gaz de séchage soufflé dans la cuve ( 10) à travers l'orifice ou les orifices de soufflage ( 8). 8 Appareil selon la revendication 7, o la cuve de séchage séparée ( 10) comporte dans sa

partie supérieure une zone de séchage (C') et dans sa partie infé-

rieure une zone de refroidissement (D) qui fait suite à la zone de

séchage (CI) et qui sert au refroidissement par un gaz de refroidis-

sement des boulettes non cuites séchées dans la zone de séchage (CI); la zone de séchage (C') présente au moins un orifice ( 8 ') pour souffler le gaz de soufflage dans cette zone (C') et au moins un orifice de décharge ( 91) pour décharger à l'extérieur le gaz de séchage soufflé dans cette zone (C') à travers l'orifice ou les orifices de soufflage ( 8 '); la zone de refroidissement (D) présente au moins un orifice ( 13) pour souffler le gaz de refroidissement dans cette zone (D) et au moins un orifice de décharge ( 14) pour décharger le gaz de

refroidissement souffle dans la zone de refroidissement (D).

9 Appareil selon la revendication 7, comprenant un générateur de gaz de séchage ( 18, 19) pour préparer le gaz de séchage destiné à être soufflé dans la cuve de séchage séparée ( 10), ce générateur ( 18, 19) comprenant un four-( 18) dans lequel est br 6 lé un combustible et qui produit un gaz de combustion à haute température, de même qu'un échangeur de chaleur ( 19) pour refroidir le gaz à haute température provenant du four ( 18) à une température prescrite par échange thermique avec de l'air de la température ambiante, en vue de la préparation du gaz de séchage, le gaz de séchage ainsi préparé dans l'échangeur de chaleur ( 19) étant soufflé depuis celui-ci à travers l'orifice ou les orifices de soufflage de gaz de séchage ( 8 ') de la cuve ( 10) dans cette cuve et l'air chauffé par l'échange thermique dans l'échangeur ( 19) étant soufflé en tant que gaz de prêséchage à travers l'orifice ou les orifices de soufflage de gaz de préséchage ( 4, 4 ') du réacteur vertical ( 1) dans la zone de préséchage (A); et un refroidisseur ( 28) pour préparer le gaz de carbonatation, le gaz de séchage déchargé à travers llorifice de décharge de gaz de séchage ( 9 ') de la cuve ( 10) étant mélangé dans ce refroidisseur ( 28) avec du gaz carbonique fourni en quantité prescrite à travers une valve régulatrice ( 36) et refroidi à une température prescrite dans le refroidisseur ( 28) par de l'eau de

refroidissement injectée dans le refroidisseur depuis une valve régu-

latrice dteau de refroidissement ( 38), le gaz de carbonatation ainsi produit étant soufflé depuis le refroidisseur ( 28) à travers l'orifice ou les orifices ( 6) de soufflage de gaz de carbonatation du réacteur

vertical ( 1) dans la zone de carbonatation (B).

Appareil selon la revendication 8, comprenant: un générateur de gaz de séchage ( 18, 19) pour préparer le gaz de séchage destiné a être soufflé dans la cuve de séchage séparée ( 10), ce générateur ( 18, 19) comprenant un four ( 18) dans lequel est br 6 le un combustible et qui produit un gaz de combustion à haute température, de même qu'un échangeur de chaleur ( 19) pour refroidir le gaz à haute température provenant du four ( 18) à une température prescrite par échange thermique avec de l'air de la température ambiante, en vue de la préparation du gaz de séchage, le gaz de séchage ainsi préparé dans l'échangeur de chaleur ( 19) étant soufflé depuis cet échangeur ( 19) à travers l'orifice ou les orifices de soufflage ( 8 ') de gaz de séchage de la cuve ( 10) dans la zone de séchage (C') de cette cuve séparée ( 10), et l'air chauffé par échange thermique dans l'échangeur ( 19) étant soufflé, comme gaz de prëséchage, ensemble avec le gaz de refroidissement déchargé par

l'orifice ou les orifices de décharge ( 14) de la zone de refroidis-

sement (D), pour être insufflé dans la zone de prêséchage (A) du réacteur vertical ( 1) a travers l'orifice ou les orifices ( 4, 41) de soufflage de gaz de préséchage; et un refroidisseur ( 28) pour préparer le gaz de carbonatation, le gaz de séchage déchargé à travers l'orifice de décharge de gaz de séchage ( 9 ') de la cuve ( 10) étant mélange dans ce refroidisseur ( 28) avec du gaz carbonique fourni en quantité prescrite a travers une valve régulatrice ( 36) et refroidi à une 254 t 688 température prescrite dans le refroidisseur ( 28) par de l'eau de refroidissement injectée dans le refroidisseur depuis une valve régulatrice d'eau de refroidissement ( 38), le gaz de carbonatation ainsi produit étant soufflé depuis le refroidisseur ( 28) à travers l'orifice ou les orifices ( 6) de soufflage de gaz de carbonatation

du réacteur vertical ( 1) dans la zone de carbonatation (B).