LU81330A1 - Procede et installation pour la recuperation du fer,du zinc et du plomb contenus dans les poussieres et boues de hauts fourneaux,ainsi que de convertisseurs et de fours electriques d'acieries - Google Patents
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Description
A 572
8-| ΐ—T AiRAND-DUCHÉ DE LUXEMBOURG
I 0 ù y 3 0MAM979 du —............................................... Monsieur le Ministre de l’Économie Nationale
Titre délivré ................................. [5¾¾¾ Service de la Propriété Industrielle,
__BftS LUXEMBOURG
. —tl·—— Demande de Brevet d’invention
30,M W
I. Requête ARBED. ..S - A.................................................................................................................................................................................................<1>
Avenue de la ..Liberté, LUXEMBOURG......................
représentée p.ar...Mon.s.ieur René NEYEN, ingénieur........................................................(2) dépose....... ce ...trente.mai 1900 soixante-dix-neuf................................... .....(3) à ../jß.................. heures, au Ministère de l’Economie Nationale, à Luxembourg : 1. la présente requête pour l’obtention d’un brevet d'invention concernant : • Procédé et installation pour la récupération du fer,.....du zinc........(4) et... du. plomb contenus dans les poussières et boues de hauts................
fourneaux./ ainsi que de convertisseurs...e.t. de...fours..él.e.ctrigues.......
d1aciéries déclare, en assumant la responsabilité de cette déclaration, que l’(es) inventeur (s) est (sont): ....................................Monsieur. Paul METZ_____________________ ______ _____________ ________ ___________________________(5) ingénieur 18/ rue J.P. Brasseur ................................................... LUXEMBOURG....................................................................................................................
2. la délégation de pouvoir, datée de ... Luxeinbourç le 29 mai. 1.979.______ 3. la description en langue française de l’invention en deux exemplaires ; 4. ......1________ planches de dessin, en deux exemplaires ; 5. la quittance des taxes versées au Bureau de l’Enregistrement à Luxembourg, le .30.mai 1979............................... .................
revendique pour la susdite demande de brevet la priorité d’une ides) demande(s) de (6) ............... ........ .......... ... déposées s) en (7) le __________________________/.................................................................................................................................. ....................................... (8) au nom de ................ .................................................... ¢9) élit domicile pour lui ''eile t et, si désigné, pour son mandataire, è Luxembourg
Administration Centrale de 1»ARBED, Case postale 1802 dO) sollicite la délivrance d’un brevet d’invention pour l’objet décrie ei représenté dans les annexes susmentionnées, — avec ajournement de cette délivrance à 1e mois.
L„ mandataire IL Priteês-verfcü de Dépôt
La susdite demande de brevet d’invention a été déposée au Ministère de l’Economie Nationale, Service de la Propriété Industrielle à Luxembourg, eri date du : 3 Q HAl î8?8
Pr- k Ministre de l'Economie Nationale, à .............. heures //f^' \ n. d.
/ /£* ke.Chef ôu Service dsTfe pfôpriété Industrielle, 'z' f ; t r A,« V: J } V ' ' * A 572 * Demande de brevet A R B E D S.A.
Avenue de la Liberté LUXEMBOURG
Procédé et installation pour la récupération du fer, du zinc et du plomb contenus dans les poussières et boues de hauts fourneaux, ainsi que de convertisseurs et de fours électriques d'aciéries *·
La présente invention concerne un procédé et une installation pour la récupération du fer, du zinc et du plomb contenus dans les poussières et boues de hauts fourneaux, ainsi que de convertisseurs et de fours électriques d'aciéries.
5 Les hauts fourneaux peuvent produire suivant leur mar che jusqu'à 100 tonnes de poussières et de boues par 1.000 tonnes de fonte. Des quantités considérables de poussières sont par ailleurs recueillies lors de l'épuration des gaz des fours d'affinage.
10 Les poussières et boues peuvent contenir, suivant la qualité et la composition des minerais, des agglomérés ou des ' mitrailles enfournés et la marche des installations, des quanti tés variables en fer, en zinc, en plomb et en métaux alcalins présents dans les poussières et boues sous forme d'oxydes com-15 plexes.
Ainsi on se trouve devant des déchets qui ne sont pas recyclables par voie directe. En effet un recyclage direct conduirait à une concentration du zinc, du plomb et des alcalins à l'intérieur des diverses installations, pouvant polluer les ,20 produits fabriqués, ainsi que des gênes considérables au cours des coulées par la formation de fumées nocives.
Par ailleurs il serait évidemment désirable de pouvoir d'un côté isoler le fer contenu dans ces déchets pour le réintégrer dans les processus de production et d'un autre côté ré-25 cupérer le zinc et le plomb en vue d'utilisations spécifiques.
De nombreuses recherches ont été faites dans ce sens et ont abouti à des procédés dont la majeure partie tombe dans le domaine de la chimie, resp. de l'électrochimie.
Ainsi un procédé, mis au point par le déposant et dé-30 crit dans le brevet luxembourgeois no. 73.039, consiste à soumettre des poussières à une lixiviation avec de l'eau saturée en CO2 et à séparer l'eau qui contient le zinc solubilisé. Ce dernier est précipité en éliminant le CO2. Ce procédé donne d'excellents résultats pour ce qui est de l'isolatiog du zinc.
35 Toutefois les résidus de la lixiviation contiennent encore la quasi-totalité du plomb et une partie des alcalins, si bien qu' un recyclage à la charge d'un haut fourneau n'est guère à recommander .
D'autres procédés sont basés essentiellement sur la calcination des poussières pelletisées et la volatilisation du zinc, le plomb étant très difficile à vaporiser. Ainsi il est p.ex. connu de traiter suivant le procède Waelz des poussières pelletisées ensemble avec un réducteur carbonifère à 1'intérieur „ 5 d'un four rotatif où se déroule en phase solide la réduction des oxydes métalliques, de concert avec la réaction de Boudouard, tandis qu'en phase gazeuse il y a oxydation du zinc vaporisé.
Un autre procédé prévoit la calcination des poussières pelletisées ensemble avec des fines de coke dans ur£ enceinte 10 close à l'exclusion d'oxygène, à des températures de 1050-1150°C. Au cours de ce traitement le zinc est volatilisé à pratiquement v 100% et le plomb à environ 15%. Pour réduire davantage les te neurs en plomb dans le résidu on propose de pratiquer le même procédé à plusieures reprises.
15 Les procédés basés sur la calcination des poussières pelletisées sont très lents et ne résolvent pas le problème de la récupération de fer exempt de plomb et de soufre d'une manière satisfaisante. Les procédés chimiques et électrochimiques par contre nécessitent des réactifs onéreux resp. de larges 20 quantités d'électricité et sont confrontés en plus aux problèmes de l'élimination des résidus liquides.
Le but de l'invention est donc de proposer un procédé qui permet de récupérer le fer, le zinc et le plomb contenus dans les poussières et boues et qui évite les désavantages des 25 procédés classiques décrits plus haut.
Ce but est atteint par le procédé suivant l'invention qui est caractérisé par le fait que l'on volatilise le zinc en introduisant en continu les poussières ou boues séchées et broyées dans un bain de fer, que l'on introduit en même temps 30 en continu dans ledit bain des 'matières carbonées en quantité suffisante pour y maintenir une teneur en carbone supérieure à 1% ,que l'on ajoute dans le bain des formateurs d'un laitier à caractère basique et que l'on prévoie des moyens de chauffage pour compenser les pertes en chaleur dans ledit bain.* 35 L'idée qui est à la base de la présente invention consiste à remplacer les traitements par calcination connus par une réaction complexe qui comporte d'une part une réduction rapide opérée par le carbone contenu et constamment rajouté dans le bain de fer et d'autre part une volatilisation sélective du zinc réduit, le plomb réduit ayant une température d'évaporation très élevée, et finalement une fusion du fer réduit. Le plomb qui s'oxyde difficilement à la température du fer liquide en présence de faibles quantités d'oxygène, se retrouve dans le 5 fond du bain, sous forme métallique.
Par ailleurs en maintenant sur le bain une couche de laitier présentant de préférence un indice de basicité proche de 1,4, on parvient à retenir le soufre contenu dans les poussières et boues traitées. Ceci constitue un avantage considé-10 rable vis-à-vis des procédés classiques basés sur la calcination réductrice dont les produits sont pollués par le soufre et par conséquent non-utilisables directement sans épuration supplémentaire.
Une première forme d'exécution du procédé suivant l'in-15 vention prévoit que l'on insuffle les matières à traiter, les recarburants et les formateurs de laitier en-dessous de la surface du bain. La présente forme d'exécution peut être réalisée soit par l'intermédiaire d'une lance plongeante et à l'aide d'un gaz porteur réducteur ou neutre, soit en analogie à un quelcon-20 que procédé d'affinage d'acier par soufflage par le fond.
Selon une deuxième forme d'exécution on introduit les matières à traiter, les recarburants et les formateurs de laitier dans le bain par soufflage d'en haut, en analogie avec le procédé LDAC et on soutient dans le bain une agitation intense 25 en y insufflant du gaz à travers une brique poreuse. Le gaz est encore du gaz neutre ou réducteur.
Une troisième forme d'exécution prévoit d'opérer un soufflage latéral combiné à une insufflation de gaz à travers une brique poreuse.
30 Selon une forme d'exécution particulièrement avanta geuse du procédé suivant l'invention, le gaz d'insufflation est constitué par les fumées d'un convertisseur à oxygène, prélevées pendant les phases de soufflage lorsqu'elles présentent une teneur élevée en monoxyde de carbone et une teneur très 35 basse en oxygène. Ces fumées de convertisseur sont normalement brûlées.
Le rôle qui incombe au gaz d'insufflation consiste d' abord à transporter les poussières et les ajoutes à l'intérieur du bain et à provoquer à 1'intérieur de ce dernier une agitation
1 J
intense et ensuite à soutenir la volatilisation rapide vers la surface du bain.
Les fumées de zinc dégagées sont oxydées suivant Zn+CX^·* ZnO+CO en phase gazeuse pour être évacuées et recueillies 5 en continu/ tandis que l'on soutire de manière intermittente une partie du bain métallique ou du laitier liquide qui est formé pendant le traitement suivant l'invention et qui contient le soufre. Le métal coulé est soumis généralement à une granulation, de préférence à une granulation à l'eau. Ces granules 10 peuvent alors être intégrés à la charge d'un haut fourneau. Le laitier soutiré peut également être granulé.
Pour l'exécution du procédé il faut veiller à ce que le bain de fer fraîchement enfourné, de même que les formateurs de laitier ne contiennent qu'un minimum de silicium, car le zinc 15 et le plomb forment très facilement des composés complexes avec l'oxyde de silicium, lesquels complexes sont extrêmement stables.
Une forme d'exécution préférée de l'installation servant à la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention est caractérisée en ce qu'elle comprend notamment un récipient métallur-2o gique (1°) r une lance (23) munie d'un revêtement réfractaire (26) dont la tête (25) se trouve à proximité du fond du bain (15) et dont l'entrée est reliée à un doseur alvéolaire (20) situé en-dehors du récipient, ainsi qu'une conduite (14) qui s'étend à l'intérieur du récipient et qui est reliée à un collecteur de 25 poussières (30).
L'usage d'un doseur alvéolaire du type décrit par le déposant dans le brevet luxembourgeois no. 80.692 est particulièrement avantageux dans le présent contexte, étant donné que l'on peut maintenir à l'intérieur de sa tuyauterie et dans la 30 lance une pression du gaz constante, suffisante pour imprimer au bain une agitation intense et ajouter au courant de gaz une quantité réglable de poussières, de recarburants ou de fondants.
Le récipient métallurgique (10) est fermé au moyen d'un couvercle amovible (11) que traversent la lance *(23) et 35 des électrodes (12) de chauffage.
Tandis que la lance peut être solidaire du couvercle amovible, les électrodes sont ajustables en hauteur, étant donné qu'il n'est prévu qu'un chauffage par intermittence suivant besoin.
* — r: _ I Le récipient est muni par ailleurs d'un trou de coulée (16) pour le métal qui peut conduire dans un bac de granulation (40) et d'un trou de coulée (17) destiné à l'évacuation du laitier (18) .
5 D'autres caractéristiques et avantages ressortent de la description donnée ci-après avec référence au dessin qui représente une vue schématique d'une forme d'exécution possible de l'installation suivant l'invention.
Le récipient métallurgique (10) illustré est muni d'un 10 couvercle (11) amovible. Ce dernier est traversé par la lance (23) et par les électrodes (12) .
La lance (23) qui est ici du type immergé comporte un revêtement réfractaire (26) extérieur. Par la tête (25) de la lance (23) on peut ainsi évacuer les additions dans le fond 15 du bain (15). La lance est reliée à l'autre extrémité à un doseur alvéolaire (20).
Les gaz d'insufflation/ sous une pression (P) suffisante pour assurer un barbotage" intense du bain, traversent le doseur alvéolaire (20) et la lance (23), si bien qu'il suffit 20 d'ajuster la rotation de l'arbre (22) du doseur (20) à une vitesse déterminée, pour injecter dans le bain (15) une quantité voulue des poussières qui se trouvent dans l'entonnoir (21).
On peut ajouter par la même voie ou par un doseur alvéolaire séparé les quantités nécessaires de recarburant, ain-25 si que de formateurs de laitier. Ces produits peuvent être mélangés au préalable.
Les poussières métalliques sont traitées à l'intérieur du bain (15) qui est maintenu dans un état d'agitation constante grâce aux gaz d'insufflation.
30 Les poussières de ZnO, formées au cours du traitement, sont évacuées par la conduite (14) et recueillies à l'intérieur * d'un cyclone (30) muni d'un déchargeur (31).
Une certaine quantité du bain, dont le volume augmente en continu grâce aux quantités de fer récupérées à- partir 35 des poussières au cours du traitement, est soutirée par intermittence à travers le trou de coulée (16). Le métal coulé peut subir une granulation à l'eau à l'intérieur du bac (40), pour être réintégré à la charge d'un haut fourneau. Alternativement on peut enfourner directement dans un convertisseur d'aciérie j le métal fondu qui est exempt de soufre grâce à la présence du laitier basique lors du traitement. La séparation du plomb est particulièrement aisée, étant donné que grâce à son poids spé-cifique élevé le plomb métallique s'assemble au fond du bain.
«
Claims (12)
1. Procédé pour la récupération du fer, du plomb et du zinc contenus dans les poussières et boues de hauts fourneaux * ainsi que de convertisseurs et de fours électriques d'aciéries, 5 caractérisé en ce que l'on volatise le zinc en introduisant en continu les poussières ou boues séchées et broyées dans le fond d'un bain de fer, que l'on introduit en même temps en continu dans ledit bain des matières carbonées en quantité suffisante pour y maintenir une teneur en carbone supérieure à 1%, que 1' 10 on ajoute dans le bain des formateurs d'un laitier à caractère basique et que l'on prévoie des moyens de chauffage pour compen-^ ser les pertes en chaleur dans ledit bain.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on insuffle les matières à traiter,les recarburants 15 et les formateurs de laitier en-dessous de la surface du bain à l'aide d'un gaz porteur réducteur ou neutre.
3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on introduit les matières à traiter, les recarburants et les formateurs de laitier dans le bain par soufflage par en- 20 haut à l'aide d'un gaz porteur réducteur ou neutre et que l'on insuffle dans le bain une quantité supplémentaire de ce gaz à travers une brique poreuse.
4. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on introduit les matières à traiter, les recarburants 25 et les formateurs de laitier dans le bain par soufflage latéral à l'aide d'un gaz porteur réducteur ou neutre et que l'on insuff· le dans le bain une quantité supplémentaire de ce gaz à travers une brique poreuse.
5. Procédé suivant les revendications 1-4, caractéri-30 sé en ce que le gaz est constitué par les fumées d'un convertisseur à oxygène, prélevées pendant les phases de soufflage lors- Y qu'elles présentent une teneur élevée en monoxyde de carbone et une teneur très basse en oxygène.
6. Procédé suivant les revendications 1-5, caractéri-35 së en ce que l'on recueillit en continu les poussières formées au cours du traitement.
7. Procédé suivant les revendications 1-5, caractérisé en ce que l'on soutire de manière intermittente une partie du bain métallique et de la couche de laitier.
8. Procédé suivant les revendications 1-7, caractéri- ( sé en ce que l'on intègre le métal récupéré traité par granulation à la charge d'un haut fourneau. *
9. Procédé suivant les revendications 1-7, caractéri-5 sé en ce que l'on enfourne le métal fondu non traité dans un convertisseur d'aciérie.
10. Installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant les revendications 1, 2 et 5-9, caractérisée en ce qu'elle comprend notamment un récipient métallurgique (10), une lance (22 10 munie d'un revêtement réfractaire (26), dont la tête (25) se trouve à proximité du fond du bain (15) et dont l'entrée est reliée à un doseur alvéolaire (20) situé en-dehors du récipient, ainsi qu'une conduite d'évacuation (14) qui s'étend à l'intérieui du récipient et qui est reliée à un collecteur de poussières (30) 15
11) Installation suivant la revendication 10, carac térisée en ce que le récipient métallurgique (10) comporte un couvercle amovible (11) que traversent la lance (23) et des électrodes (12) de chauffage.
12. Installation suivant la revendication 10, carac-20 térisée en ce que le récipient métallurgique (10) est muni d'un trou de coulée (16) pour le métal et d'un trou de coulée (17) pour le laitier. t
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