FR2618423A1 - Procede et installation pour fabriquer des briquettes d'une matiere premiere en vue de la production de silicium ou de carbure de silicium ou de ferrosilicium - Google Patents

Abstract

Selon ce procédé pour fabriquer, grâce à un traitement thermique, des briquettes à partir de préformes formées dans un dispositif 1, on travaille avec des préformes, exemptes de charbon agglutiné fondu et dont le poids spécifique est supérieur au poids en vrac du sable quartzeux, grâce à un réglage des conditions de mélange et de la densification, et on introduit en 4 ces préformes dans un four tubulaire rotatif 3, dont la partie inférieure est remplie de sable quartzeux, d'une manière suffisante pour que le traitement thermique s'effectue dans un lit d'immersion en sable quartzeux 7, les briquettes sortant en 5. Application notamment à la formation de briquettes satisfaisant à des exigences chimiques et physiques spécifiques.

Description

L'invention concerne un procédé pour fabriquer des briquettes de matière

première utilisées pour la production

de silicium ou de carbure de silicium ou bien de ferro-

silicium dans un bas fourneau électrique, et selon lequel on mélange du sable quartzeux, u7 élément porteur de car- bone et un liant bitumineux et on moule le mélange pour obtenir des préformes, et selon lequel on forme à partir

de ces préformes, grâce à un traitement thermique,les bri-

quettesde matière première. L'invention concerne en outre une installation convenant particulièrement pour la mise

en oeuvre de ce procédé.

Lors de la fabrication de telles briquettes de ma-

tière première, on travaille en général avec du sable quart-

zeux dans une gamme de tailles de grains de 0,05-0,2 mm, et ce avec différentes bandes granulométriques dans cette

gamme. Il va de soi que lors de la fabrication de ferro-

silicium, on peut également ajouter à la briquette de ma-

tière première du fer finement divisé ou de l'oxy-

de de fer finement divisé.

Des exigences particulières du point de vue chimi-

que et physique sont imposées aux briquettes de matière première utilisables dans le but indiqué.Ainsi lors de la

production de silicium il faut veiller du point de vue chi-

miaue (voir par exemple le brevet britannique N 2 084 122) É ce que du carbure de silicium puisse se former dans les briquettes de matière première lors de leur traversée du

bas fourneau électrique tout d'abord dans la partie supé-

rieure et ce conformément à la relation SiO2 + 3C = SiC + 2C0 A cet effet il faut régler de façon appropriée la teneur

globale en carbone dans les différentes briquettes de ma-

tière première. On réalise en général un réglage supérieur

aux proportions stoechiométriques (voir le brevet britan-

nique 2 150 128). Du point de vue physique on doit être

certain que lors de leur traversée du bas fourneau électri-

que et notamment lors de la réduction fournissant du SiC, les briquettes de matière première ne se désagrègent pas,

de manière à continuer à réagir avec le sable fondu du re-

vêtement, dans la partie inférieure du four, conformément à la relation SiO + SiC = 3Si + 2CO Il va de soi que d'autres réactions se déroulent également dans le bas fourneau électrique. Et notamment il se forme

également du monoxyde de silicium volatil, qui est partiel-

lement perdu, ce qui affecte le rendement et le bilan ther-

mique, conformément à la relation Sio2 + C = SiO + CO

pour les hautes températures du four. On ne pouvait jus-

qu'alors fabriquer dans la pratique desbriquettes de matiè-

re première pour la production de silicium,qui satisfai-

saient aux exigences requises du point de vue physique et chimique, qu'au moyen du briquetage ude l'agglomération à chaud (voir le brevet britannique N 2 088 840). Ce procédé

de briquetage à chaud produit, à des températures de l'or-

dre de 500 C, des briquettes qui contiennent du charbon agglutiné fondu en tant que liant bitumineux. Lors de la formation de briquettes, il faut atteindre une température supérieure au point de fusion de ce charbon formant liant, qui peut se situer entre 350 et 450 C, afin d'obtenir une

répartition correspondante du charbon fondu dans le maté-

riau à lier et pour déclencher la rigidification de cette préforme au moyen de la formation de demi-coke. Ce qui est très important pour la qualité des briquettes de matière

première, c'est un traitement thermique particulier, à sa-

voir le stockage de ces préformes pendant plusieurs heures

à une température presque égale à la température de brique-

tage dans des réservoirs isolés, c'est-à-dire un traitement thermique désigné également sous le terme de durcissement, obtenu à partir de la chaleur propre des préformes, ce qui conduit à un doublement de la solidité des briquettes

de matière première. Il va de soi que lors de la fabrica-

tion de briquettes de matière première pour la production de silicium ou de carbure de silicium ou de ferrosilicium des coûts relativement élevés interviennent au cours du briquetage à chaud. De même,dans le cas d'exigences élevées

du point de vue de la pureté des produits devant être obte-

nus à partir de la briquette de matière première, ce qui

est gênant c'est que lors du briquetage à chaud des impu-

retés pénètrent dans les briquettes de matière première, qu'il s'agisse de charbon aggloméré ou bien de particules d'usure métalliques de l'installation dans laquelle s'ef- fectue le briquetage à chaud. Les conditions présentes

lors de l'obtention du carbure de silicium ou du ferrosi-

licium sont analogues. L'expression ferrosilicium englobe,

dans le cadre de l'invention, également le composé silicium-

métal, notamment avec du fer comme métal.

La présente invention a pour but de développer le procédé du type indiqué de manière que tout en se passant

du briquetage à chaud, on obtienne des briquettes de matiè-

re première qui satisfassent à toutes les exigences requi-

ses du point de vue chimique et physique.

Ce problème est résolu conformément à l'invention grâce au fait qu'on travaille avec des préformes, qui sont

exemptes de charbon agglutiné fondu et dont le poids spé-

cifique est supérieur au poids en vrac du sable quartzeux,

grâce à un réglage des conditions de mélange et de la den-

sification, et qu'on introduit ces préforme',cn vue de leur faire subir le traitement thermique, dans un four tubulaire rotatif chauffé, dont la partie inférieure est remplie de

sable quartzeux, d'une manière suffisante pour que le trai-

tement thermique s'effectue dans un lit d'immersion en sa-

ble quartzeux. L'expression "exempt de charbon aggloméré fondu" signifie que le charbon aggloméré n'est pratiquement

plus présent et en tout cas n'est plus présent en des quan-

tités telles que la liaison des autres éléments porteurs

de carbone et du sable quartzeux s'effectue par l'intermé-

diaire du charbon aggloméré.

L'invention met à profit le fait étonnant selon le-

quel on peut faire durcir des préformes exemptes de char-

bon aggloméré, c'est-à-dire formées à l'aide d'un liant

bitumineux, en se passant d'un briquetage à chaud, et pos-

sédant une résistance à vert relativement faible, dans un

four rotatif tubulaire sans qu'ellesse désagrègent,de maniè-

re que les briquettes de matière première terminées satis-

fassent à toutes les exigences requises du point de vue phy-

sique et chimique, lorsque le traitement thermique s'effec-

tue dans un lit d'immersion en sable quartzeux et par con-

séquent également pratiquement à l'abri de l'air. La granu-

lation du lit d'immersion en sable quartzeux peut corres- pondre à la granulation indiquée au départ. On règle la durée de traitement des préformes dans le lit d'immersion en sable quartzeux de manière à obtenir un durcissement suffisant. La durée de durcissement se situe dans la gamme allant de 45 à 60 minutes. Ceci est possible à l'aide des

moyens de la technologie moderne des fours tubulaires rota-

tifs. Les préformes et par conséquent les briquettes de matière première terminées peuvent posséder un diamètre

de l'ordre de quelques millimètres jusqu'à quelques centi-

mètres. Elles peuvent être mises sous la forme de boulettes rondes dans un dispositif de transformation en boulettes ou bien être pressées à l'aide d'outils de formage d'une

presse pour se présenter sous la forme d'autres corps mou-

lés, et posséder par exemple la forme de ce qu'on appelle

des boulets.

De façon détaillée il existe différentes possibili-

tés pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'inven-

tion. Il s'est avéré approprié de travailler avec des pré-

formes contenant environ 35 à 65 % de sable quartzeux et possédant un poids spécifique compris entre 1,4 et 1,6 g/cm3, tandis que le poids en vrac du sable quartzeux est égal

ou supérieur à environ 1,2 g/cm3, comme cela est connu.

La température dans le four rotatif tubulaire ne doit pas

être trop élevée. Conformément à l'invention il est recom-

mandé de chauffer le four rotatif tubulaire et par consé-

quent le lit d'immersion en sable quartzeux à une tempéra-

ture atteignant jusqu'à 500 C. Dans le sens d'une optimisa-

tion, il est recommandé selon l'invention d'exécuter, lors

du traitement thermique des préformes, une élimination suf-

fisante, par dégazage, d'hydrocarbures lourds et une com-

bustion incomplète suffisante du liant bitumineux et de l'élément porteur de carbone dans les préformes. Il

est recommandé de ne pas installer les unes contre les au-

tres les préformes dans le-lit d'immersion en sable quart-

zeux. On atteint cet objectif conformément à l'invention lorsqu'on remplit le four tubulaire rotatif avec du sable quartzeux au moins jusqu'à un point tel que le volume du sable quartzeux soit supérieur à ce qui correspond au dou-

ble du volume des vides dans un enpilage en vrac de la quan-

tité correspondante de préformes situées dans le four tubu-

laire rotatif. Le volume des vides est la somme du volume des interstices libres entre préformes dans un dépôt en

vrac.

Conformément à l'invention, le lit d'immersion en

sable quartzeux peut subsister dans le four rotatif tubu-

laire. On retire alors uniquement les briquettes de matière

première terminées, par l'intermédiaire de moyens appro-

priés. Etant donné qu'elles entraînent toujours une partie du sable quartzeux à partir du lit d'immersion en sable quartzeux, il faut dans une certaine mesure apporter un complément au moyen de sable quartzeux frais. Une forme de réalisation préférée de l'invention, qui se caractérise

par une simplicité d'exécution du procédé et conduit à d'au-

tres avantages indiqués plus loin, se caractérise par le fait qu'on défourne le sable quartzeux du lit d'immersion en sable quartzeux avec les briquettes de matière première

terminée, hors du four tubulaire rotatif et qu'on le ren-

voie au moins en partie,à l'état chaud, dans ledit four et que pour le reste, on le remplace par du sable quartzeux frais. Il est possible de régler un profil de température particulier dans le lit d'immersion en sable quartzeux et ce de préférence de manière que, grâce au mélange du sable quartzeux chaud en recirculation avec le sable quartzeux

frais à l'entrée du four tubulaire rotatif, une températu-

re d'environ 200:C se règle dans le lit d'immersion en sa-

ble quartzeux dans lequel on introduit les préformes, et que cette température augmente à environ 500 C jusqu'à la sortie du four rotatif. Lors du traitement thermique,d'abord

des hydrocarbures lourds, puis des hydrocarbures plus lé-

gers sont extraits des préformes par vaporisation. Ils su-

bissent un craquage dans le lit d'immersion. C'est pourquoi il est possible de faire recirculer le sable quartzeux chaud d'une manière suffisamment fréquente pour qu'il se forme,

sur les grains individuels de sable quartzeux, une enve-

loppe en carbone solide, qui est constituée par du carbone de craquage solide. On aboutit d'une manière très simple à ce résultat en dirigeant la recirculation de manière que les différents grains de sable quartzeux soit remis au moins trois fois en recirculation, en moyenne statistique. On peut utiliser notamment les grains de sable quartzeux qui

possède une telle enveloppe en carbone. Conformément à l'in-

vention, on travaille avec des préformes dont la partie de sable quartzeux est constituée au moins partiellement par du sable quartzeux remis en circulation et possédant une enveloppe de carbone. De préférence il est constitué

principalement par du sable quartzeux comportant une enve-

loppe de carbone. Il va de soi que les autres produits de

craquage brûlent au-dessus du lit d'immersion.

Pour produire des briquettes de matière première, qui ne contiennent pratiquement aucune impureté provenant des éléments porteurs de carbone ou des liants bitumineux,

il est recommandé de travailler avec des préformes qui pos-

sèdent du coke de pétrole en tant qu'élément porteur de carbone et/ou contiennentdu brai provenant de pétrole brut, en tant que liant bitumineux. Pour le procédé utilisable conforme à l'invention, il existe dans le commerce des brais produits à partir de pétrole brut et dont les teneurs en cendres sont inférieures à 0,01 % en poids, de sorte qu'ils ne fournissent pratiquement aucune impureté. Le pourcentage

en coke de ces brais peut atteindre 70 %. Un coke de pétro-

le particulièrement approprié pour le procédé conforme à l'invention contient seulement moins de 0,2 % en poids de composants indésirables. Ceci est valable également pour

le sable quartzeux. Ces faibles impuretés ne sont pratique-

ment plus gênantes. Il va de soi que l'on broie le coke

de pétrole pour l'amener à avoir approximativement la tail-

le des grains, que possède également le sable quartzeux.

De préférence cette taille de grains est inférieure à 1 mm.

Comme cela a déjà été mentionné, conformément au procédé selon l'invention, on peut former de différentes

manières les préformes, par exemple à l'aide d'un disposi-

tif de formation de boulettes, qui fournit des boulettes sphériques. Cependant il est plus simple de travailler avec des préformes qui sont préformée:s à l'aide d'une presse

de briquetage. Ici on peut également influer de façon sim-

ple sur le poids spécifique des préformes, au moyen du pres-

sage.

La présente invention a également pour objet l'ins-

tallation pour la mise en oeuvre du procédé décrit, compor-

tant un dispositif servant à former les préformes à partir de sable quartzeux, d'un élément porteur de carbone et d'un liant bitumineux, ainsi qu'un dispositif pour réaliser le traitement thermique des préformes. Cette installation est caractérisée en ce que le dispositif servant à réaliser le traitement thermique des préformes est réalisé sous la forme d'un four tubulaire rotatif comportant une entrée pour les préformes et une sortie pour les briquettes de matière première après une durée de traitement pouvant être prédéterminée, ce four pouvant être chauffé à l'aide d'un brûleur réalisant une combustion dans la chambre du four et au moyen de la combustion des composants volatils avec l'air additionnel de manière à obtenir une température atteignant jusqu'à environ 500 C dans le lit de sable, et que le four tubulaire rotatif comporte un lit d'immersion en sable quartzeux utilisé pour l'insertion des préformes et remplissant partiellement la chambre du four dans la zone située au-dessousdes brûleurs.Conformément à une forme

de réalisation préférée, le four tubulaire rotatif est équi-

pé d'un dispositif de recirculation, reliant l'entrée et

la sortie et prévu pour entraîner en recirculation le sa-

ble quartzeux du lit d'immersion en sable quartzeux, qui

peut être défourné ainsi que les briquettes de matière pre-

miere terminées, peut être séparé de ces dernières par tamisage et peut être réintroduit dans le four tubulaire rotatif à l'entrée de ce dernier, et en outre un dispositif servant à introduire et mélanger du sable quartzeux frais

est installé au niveau de l'entrée du four tubulaire rotatif.

Il va de soi que les gaz et vapeurs, qui sont libérés lors

du traitement thermique et en d'autres emplacements de l'ins-

tallation, sont collectés et purifiés ou rendus inoffen-

sifs. L'invention porte également sur des briquettes de matière première pour la production de silicium ou de car- bure de silicium ou de ferrosilicium, incluant un composé silicium-métal, qui ont été fabriquées selon le procédé décrit.

D'autres caractéristiques et avantages de la pré-

sente invention ressortiront de la description donnée ci-

après prise en référence au dessin annexé, dont la figure unique représente une installation pour la mise en oeuvre

du procédé conforme à l'invention.

L'installation représentée sur la figure sert à fa-

briquer des briquettes de matière première pour la produc-

tion de silicium ou de carbure de silicium. La structure

de base comporte un dispositif 1 servant à réaliser le for-

mage de préformes constituées par du sable quartzeux, un élément porteur de carbone et un liant bitumineux, ainsi qu'un dispositif 2 pour réaliser le traitement thermique des préformes. Le dispositif 2 utilisé pour le traitement thermique des préformes est réalisé sous la forme d'un four

rotatif tubulaire 3 comportant une entrée 4 pour les pré-

formes et une sortie 5 délivrant les briquettes de matière première terminées après une durée de traitement thermique

pouvant être prédéterminée. On peut chauffer le four tubu-

laire rotatif 3 à une température atteignant jusqu'à envi-

ron 500 C au moyen de brûleurs 6 réalisant une combustion

dans la chambre du four. Le four tubulaire rotatif 3 pos-

sède un lit d'immersion en sable quartzeux 7 prévu pour les préformes et remplissant partiellement la chambre du four dans la zone située audessous des brûleurs 6. Le four rotatif tubulaire comporte par ailleurs un dispositif de

recirculation 8 reliant l'entrée 4 à la sortie 5 et ser-

vant à remettre en circulation le sable quartzeux du lit d'immersion en sable quartzeux 7, qui peut être défourné

conjointement avec les briquettes de matière première ter-

minées et peut être séparé de ces dernières par tamisage

à l'aide de l'installation de tamisage 9. Le sable quart-

zeux séparé par tamisage peut être réintroduit à l'état

chaud dans le four tubulaire 3 à l'entrée 4 de ce dernier.

A l'entrée 4 du four tubulaire rotatif 3 se trouve en outre disposé un dispositif 10 servant à introduire et mélanger

du sable quartzeux frais. Le dispositif 1 servant à fabri-

quer les préformes, qui est combiné à l'installation décri-

te et comporte dans l'exemple de réalisation deux mélan-

geurs tubulaires rotatifs 11, un dispositif de refroidis-

sement 12 et une presse 13 servant à réaliser le formage des préformes, est branché en amont du four. Dans l'exemple

de réalisation, on travaille avec du coke de pétrole.

Le coke de pétrole parvient dans le premier mélan-

geur 11, qui est habillé par exemple par des plaques de SiC. Etant donné que le coke de pétrole contient entre 6

et 10 % d'eau, une dessication et un chauffage sont exécu-

tés dans le premier mélangeur 11. Ceci est réalisé à l'aide d'une partie du sable quartzeux, qui est utilisé en tant

que vecteur de chaleur dans le four tubulaire rotatif 3.

Ce sable quartzeux possède une température de 500 C. La vaporisation de l'eau et le chauffage requièrent l'énergie

nécessaire pour régler une température finale égale exac-

tement à 150 C dans le cas d'un rapport égal exactement à 1:1 entre le coke de pétrole et le sable quartzeux. Si

cette température est trop faible pour le traitement immé-

diatement suivant, lors duquel le liant doit être ajouté et réparti de façon intensive, les gaz de sortie du four

rotatif tubulaire 3 peuvent être envoyés à travers le pre-

mier mélangeur 11, o ils délivrent de la chaleur et se saturent de vapeur chaude. Les gaz de sortie possèdent une température égale exactement à 650 C. Ils sont en outre à même de rendre inerte l'atmosphère du premier mélangeur 11, en raison de leur faible teneur en oxygène inférieure à 1,5 %. Ceci permet d'éviter des situations dangereuses qui pourraient être produites par du coke de pétrole à l'état de poussière. Les gaz de sortie sont envoyés à la cheminée après le premier mélangeur 11, par exemple en traversant un filtre à lit tassé comportant un remplissage, qui lui

est propre, de coke de pétrole ou de sable quartzeux.

Le mélange sable-coke de pétrole, qui est mainte-

nant chauffé exactement à 200 C, parvient dans le second

mélangeur 11, dans lequel le liant 1 est introduit par pul-

vérisation à une température d'environ 180-200 C. Il peut s'agir de brai provenant de pétrole brut. Les températures sont choisies de manière que la viscosité soit suffisamment

faible afin qu'il ne se produise aucun début d'aggloméra-

tion et afin de garantir une distribution fine dans le mé-

lange de matières solides. Ce second mélangeur 11 est égale-

ment habillé de plaques SiC. Ceci est prévu dans tous les cas possibles afin d'obtenir une usure aussi faible que possible et de pouvoir intégrer sans difficulté le matériau,

qui s'use cependant par abrasion, dans le produit.

Le mélange sortant du second mélangeur 11 est trop chaud pour une opération de briquetage, étant donné qu'il reste aisément attaché à la surface de la presse. C'est pourquoi on réalise, dans le dispositif de refroidissement 12, un refroidissement de 30-50 C en fonction du type de liant. Le dispositif de refroidissement 12 est également garni de plaque de SiC. Le refroidissement peut être un refroidissement par air à contrecourant. La quantité d'air de refroidissement est réglée en fonction de la température finale désirée du mélange devant être mis sous la forme de

briquettes.

Le mélange devant être mis sous la forme de bri-

quettes parvient dans la presse 13. Cette dernière est en-

capsulée et est aérée de façon contrôlée. La presse 13 dé-

livre les préformes, qui sont durcies dans le dispositif 2 servant à mettre en oeuvre le traitement thermique. Le

terme "durcissement" signifie ici un dégazage et une pré-

cokéfaction du liant et du coke de pétrole dans la bri-

quette. Dans l'exemple de réalisation, le four rotatif 3 est rempli à. moins de 50 % par du sable quartzeux, qui est introduit lors de la production de la briquette de matière première. Le four tubulaire rotatif 3 possède par exemple

une longueur comprise entre environ 20 à 30 m et un diamè-

ill tre intérieur compris entre 2 et 3 m. La longueur dépend du profil de température avec lequel les préformes doivent être chauffées. Le chauffage du contenu du four tubulaire

rotatif s'effectue avec une flamme directe, qui est entre-

tenue dans l'espace libre subsistant.

Le combustible pour cette flamme d'une part par-

vient par l'intermédiaire des brûleurs 6 dans le four tubu-

laire rotatif 3 et d'autre part est fourni par les composés volatils des préformes. Lors du chauffage des préformes,

le liant commence à libérer des hydrocarbures lourds au-

dessus de 250 C. Cette opération dure sensiblement jusqu'à

ce que l'on obtienne sensiblement la température de 450 C.

Ensuite les gaz de sortie, comme par exemple du méthane et de l'hydrogène, se déposent sur les molécules les plus petites. On règle la totalité des combustibles et ce en fonction de la température de départ et de la température

finale des matériaux solides et du débit total.

Dans l'exemple de réalisation le sable quartzeux de remplissage comprend deux constituants: un pourcentage

de sable quartzeux chaud, qui a été recyclé, et un pourcen-

tage de sable frais. Le sable frais est en rapport direct

avec la production, c'est-à-dire que plus la capacité ho-

raire de fabrication de briquettes de matière première est

élevée, plus il est nécessaire d'utiliser un volume accru de sable quart-

zeux frais. Cela signifie inversement que dans le cas d'un débit accru, il se produit également la libération d'une

plus grande quantité de composants volatils qui brûlent.

De ce fait le débit est limité par la charge possible de

l'espace de combustion dans le four rotatif tubulaire 3.

Si l'on part du fait que la température finale des matières solides doit se situer autour de 500 C, on doit avoir alors au contraire une température d'au moins 800 C dans les gaz

* d'échappement, de préférence dans le cas d'un fonctionne-

ment à équicourant.

Un traitement défini des préformes dans le lit d'im-

mersion 7 est possible étant donné qu'on peut choisir le poids spécifique des préformes. En fonction du pourcentage du sable quartzeux et de la pression de briquetage dans la presse 13, il est possible de régler le poids spécifique

à une valeur comprise entre 1,35 et 1,55 g/cm3. Au contrai-

re le poids en vrac d'un sable quartzeux déplacé, sur la taille des grains se situe dans une bande étroite, et est compris entre 1,2 et 1,4 g/cm3. Cette différence indique

qu'il est possible, à un pourcentage très élevé, de déga-

zer les préformes en les immergeant dans le sable quartzeux.

Ceci les protège d'une combustion complète. On obtient une résistance étonnante. Un effet secondaire n'est pas moins important: après le dégazement d'hydrocarbures lourds à partir des préformes, on impose à ces substances organiques de se propager à travers le sable quartzeux chaud du lit d'immersion 7 situé dans l'espace libre du four tubulaire rotatif 3. Au contact du sable quartzeux, ces substances

subissent partiellement une décomposition thermique de sor-

te que du carbone s'applique sur le sable quartzeux et que des hydrocarbures plus légers et l'hydrogène quittent le

sable quartzeux et sont brûlés au-dessus de ce dernier.

Ce revêtement du sable quartzeux par du carbone de craquage conduit à l'obtention d'un sable quartzeux qui nepossèdeplus

la dureté du quartz,gênant les opérations de pressage exécu-

tées dans la presse 13, étant donné que la surface des

grains de sable est occupée d'une manière suffisamment con-

séquente par une couche de carbone relativement molle. La mise en contrainte dans la presse 13, qui dure quelques fractions de seconde, ne conduit pas à des contacts entre l'acier et le quartz qui, sinon, entraînent une érosion

aisée de la presse.

La liaison du sable quartzeux enrobé à et dans la briquette de matière première terminée présente un second

avantage lors de la réduction intervenant dans le bas four-

neau électrique. Si jusqu'alors toutes les briquettes de

liant ne permettaient pas d'obtenir des résul-

tats couronnés de succès dans le bas fourneau électrique étant donné qu'en premier lieu elles étaient molles après le chauffage et qu'en second lieu elles se rompaient étant donné que le liant était soumis à une distillation, et en troisième lieu parce que la réaction du SiC perturbait les

structures résiduelles de liaison,ces inconvénients n'appa-

raissent plus conformément à l'invention. Le ramollisse-

ment et la distillation du liant bitumineux dans le bas

fourneau électrique ne se produisent plus en raison du dur-

cissement décrit. La réaction du SiC, qui, dans le cas d'un contact direct entre le sable quartzeux et le coke prove-

nant du liant,supprime la structure stabilisatrice d'hydro-

carbure de la briquette à partir de 15000C, agit tout d'abord

sur le carbone qui enveloppe le grain du sable quartzeux.

Ceci est sans inconvénient pour la structure du coke, qui est obtenue à partir du liant. On atteint une rigidité constante de la briquette sur un intervalle de temps plus long ou bien jusqu'à une température supérieure dans le bas fourneau électrique, mais au moins jusqu'au point de

fusion du sable quartzeux dans la briquette, qui est supé-

rieur à 1700 C.

Une fois que le sable quartzeux et la briquette de

matière première terminée ont traversé le four rotatif tu-

bulaire 3, ces éléments sont séparés l'un de l'autre par

tamisage. Les briquettes parviennent dans un récipient pro-

tégé contre la pénétration d'oxygène. La partie, nécessaire

pour la fabrication, du sable quartzeux est envoyée au pre-

mier mélangeur 11 et est mélangée au coke de pétrole, qui subit une dessication. Les rapports de mélange peuvent être choisis librement. Mais dans la pratique il s'est avéré avantageux d'utiliser,pour la production de silicium, des briquettes ayant des compositions représentant un rapport molaire de 1 à 5-6 moles du sable quartzeux au C. Pour la

fabrication de carbure de silicium, on peut cependant choi-

sir un rapport entre le sable quartzeux et le carbone fixe,

égal par exemple à 1:3. Dans d'autres fabrications non tes-

tées, on peut modifier les rapports conformément aux buts recherchés. La limite est fournie par le poids spécifique des préformes, qui garantit que les préformes flottent en étant immergées, après le départ, dans le lit d'immersion 7.

Claims (16)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour fabriquer des briquettes de matière première utilisées pour la production de silicium ou de carbure de silicium ou bien de ferrosilicium dans un bas fourneau électrique, et selon lequel on mélange du sable

quartzeux, un élément porteur de carbone et un liant bitu-

mineux et on moule le mélange pour obtenir des préformes, et selon lequel on forme à partir de ces préformes,grâce

à un traitement thermique, les briquettesde matière premiè-

re, caractérisé en ce qu'on travaille avec des préformes, qui sont exemptes de charbon agglutiné fondu et dont le poids spécifique est supérieur au poids en vrac du sable quartzeux, grâce à un réglage des conditions de mélange et de la densification, et qu'on introduit ces préformes, en vue de leur faire subir le traitement thermique, dans

un four tubulaire rotatif chauffé (3), dont la partie infé-

rieure est remplie de sable quartzeux, d'une manière suf-

fisante pour que le traitement thermique s'effectue dans

un lit d'immersion en sable quartzeux (7).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on travaille avec des préformes contenant 35 à

% en poids de sable quartzeux et possédant un poids spé-

cifigue compris entre 1,4 et 1,6 g/cm3.

3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2,

caractérisé en ce qu'on chauffe le four tubulaire rotatif (3) et par conséquent le lit d'immersion en sable quartzeux

(7) à une température finale atteignant jusqu'à 500 C.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications

1 6 3, caractérisé eP ce que, lors du traitement thermique des préformes, on réalise une élimination aussi complète que possible, par dégazage, d'hydrocarbures lourds et une combustion incomplète du liant bitumineux et de l'élément

porteur de carbone dans les préformes.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications

1 à 4, caractérisé en ce qu'on remplit le four tubulaire

rotatif (3) d'une manière suffisante avec le sable quart-

zeux pour que le volume de sable quartzeux soit supérieur à ce qui correspond au double du volume des vides dans un

entassement en vrac des préformes.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications

1 à 5, caractérisé en ce qu'on défourne le sable quartzeux du lit d'immersion en sable quartzeux avec les briquettes de matière première terminée, hors du fourtubulaire rota- tif (3) et qu'on le renvoie au moins en partie, à l'état chaud,dans ledit four et que pour le reste, on le remplace

par du sable quartzeux frais.

7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé

en ce que grâce au mélange du sable quartzeux chaud en re-

circulation avec le sable quartzeux frais à l'entrée (4) du four tubulaire rotatif (3), une température d'environ 205 C se règle dans le lit d'immersion en sable quartzeux

dans lequel on introduit les préformes, et que cette tem-

pérature augmente à environ 500 C jusqu'à la sortie (5)

du four rotatif (3).

8. Procédé selon l'une des revendications 6 ou 7,

caractérisé en ce qu'on fait recirculer le sable quartzeux

chaud suffisamment fréquemment pour qu'il se forme une en-

veloppe de carbone rigide sur les grains individuels du

sable quartzeux.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications

6 à 8, caractérisé en ce que les différents grains du sa-

ble quartzeux sont entraînés en recirculation environ trois

fois en moyenne statistique.

10. Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 9, caractérisé en ce qu'on travaille avec des

préformes, dont le pourcentage de sable quartzeux est cons-

titué au moins en partie par du sable quartzeux remis en

circulation et comportant une enveloppe de carbone.

11. Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions-1 à 10, caractérisé en ce qu'on travaille avec des préformes qui contiennent comme élément porteur de carbone

du coke de pétrole.

12. Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 11, caractérisé en ce qu'on travaille avec des préformes qui contiennent, comme liant bitumineux, du brai

obtenu à partir de pétrole brut.

13. Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 12, caractérisé en ce qu'on travaille avecdes

préformes,qu'on moule au moyen d'une presse à briquettes.

14. Installation pour la mise en oeuvre du procédé

selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, compor-

tant un dispositif servant à former les préformes à partir de sable quartzeux, d'un élément porteur de carbone et d'un liant bitumineux, ainsi qu'un dispositif pour réaliser le traitement thermique des préformes, caractérisée en ce que

le dispositif (2) servant à réaliser le traitement thermi-

que des préformes est réalisé sous la forme d'un four tubu-

laire rotatif (3) comportant une entrée (4) pour les pré-

formes et une sortie (5) pour les briquettes de matière

première après une durée de traitement pouvant être prédé-

terminée, ce four pouvant être chauffé à l'aide de brûleurs (6) réalisant une combustion dans la chambre du four et au moyen de la combustion des composants volatils avec l'air additionnel de manière à obtenir une température atteignant jusqu'à environ 500 C dans le lit de sable, et

que le four tubulaire rotatif (3) comporte un lit d'immer-

sion en sable quartzeux ( 7) utilisé pour l'insertion des préformes et remplissant partiellement la chambre du four dans la zone située audessous des brûleurs (6)

15. Installation selon la revendication 14, carac-

térisée en ce que le four tubulaire rotatif (3) est équipé d'un dispositif de recirculation (8), reliant l'entrée (4) et la sortie (5) et prévu pour entraîner en recirculation le sable quartzeux du lit d'immersion en sable quartzeux ( 7), qui peut être défourné ainsi que les briquettes de

matière première terminées, peut être séparé de ces der-

nières par tamisage et peut être réintroduit dans le four tubulaire rotatif (3) à l'entrée (4) de ce dernier, et qu'en outre un dispositif (10) servant à introduire et mélanger

du sable quartzeux frais est installé au niveau de l'en-

trée (4) du four tubulaire rotatif (3).

16. Briquette de matière première destinée à être utilisée pour la production de silicium ou de carbure de silicium, ou bien de ferrosilicium dans un bas fourneau électrique, caractérisée en ce qu'elle est réalisée au

moyen du procédé tel que défini suivant les revendications

1 à 13.