LU83669A1 - Procede pour la valorisation d'une scorie metallurgique - Google Patents

Procede pour la valorisation d'une scorie metallurgique Download PDF

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LU83669A1
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J Piret
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Centre Rech Metallurgique
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/36Processes yielding slags of special composition

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Description

V J
* 3.4SCU
Revendication de' la priorité de(s) la demande(£) correspondante(s) déposée(s) en -— le___0¾. AO. 1¾ 80_i__ sous le n° 8 8 5 ^ X /_ [U C 2077/8010.
Λ - ‘ » CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES -CENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE,
Association sans but lucratif - Vereniging zonder winstoogmerk à BRUXELLES, (Belgique)
Procédé pour la valorisation d'une scorie métallurgique.
La présente invention se rapporte à un procédé pour la valorisation de scories métallurgiques, et spécialement de scories métallurgiques'obtenues lors de l'affinage de fonte hématite" par voie pneumatique dans un convertisseur.
\ 4
Les scories, métallurgiques produites par l'affinage d'une fonte non phosphoreuse selon le procédé dans lequel on souffle de l'oxygène industriellement pur dans le convertisseur, ne trouvent, actuellement, que des débouchés limités. .
Ces débouchés sont essentiellement, soit l'agriculture, où à cause de sa teneur importante en CaO, cette scorie esy utilisée en faible quantité pour amender la terre, soit l'intrcw duction dans la charge des hauts fourneaux, comme fondant et f jf 2.-. .
v porteur de fer, mais en quantité limitée, à cause de la présence d'impuretés gênantes (phosphore, alcalis) contenues dans ces scories. On utilise également ces scories pour la construction des routes, mais des difficultés surviennent quand la teneur en chaux de ces scories est trop élevée (gonflement) . Le surplus important s de scorie non utilisée est en général mis en terril, solution qui présente, entre autres inconvénients, celui de nécessiter des dépenses en pure perte, puisque le matériau est considéré comme irrécupérable.
« *
Dans le but de valoriser ces scories, le demandeur a déjà préconisé d'ajouter à la scorie liquide des porteurs d' ! alumine et de silice (cendres volantes de centrales thermiques, éventuellement du laitier de haut fourneau, de préférence liquide). Ces additions ont pour effet de transformer la scorie liquide en liant métallurgique. On ajoute encore un réducteur suffisamment énergique pour réduire la majeure partie du FeO et du MnO à l’état- métallique et au cours de cette réduction, on insuffle de l'oxÿgè'ne dans l'atmosphère gazeuse se dégageant de la scorie.
La présente invention a également pour objet de valoriser les scories métallurgiques susmentionnées, mais dans un autre but, à savoir de préparer au moyen de ces scories un pro-j duit avantageusement broyé pouvant être utilisé comme poudre de I * coulée continue ou entrer avec intérêt dans la composition de poudre de couverture pour lingotière de coulée continue. Une « telle poudre est automatiquement du type préfondu.
Le procédé, objet de la présente invention, est essentiellement caractérisé en ce que de la scorie métallurgique produite lors d'une opération d'affinage pneumatique de fonte dans un convertisseur est mélangée sous forme préféremment liquide avec : _a. des cendres volantes en provenance de centrales thermiques au charbon, du schiste éventuellement de houille, des produits , ou déchets silico-alumineux, du laitier de haut fourneau pré/ féremment liquide, isolément ou en mélange. (jj
* V
3.- b. de la silice pure ou du sable faiblement alumineux, c'est-à,- dire vérifiant la relation A^2°3 y 0,17# les proportions en-
Sl02 tre les deux constituants repris sous a. et b. étant telles que la teneur totale eQ silice soit inférieure à 70 % et de préférence supérieure à 30 %, de préférence encore supérieure à 40 %, en ce que le mélange ainsi constitué est tout d'abord soumis à une opération de chauffage avantageusement au moyen d'un brûleur approprié, de manière à maintenir le mélange à l'état liquide, puis à une opération de réduction sous arc électrique avec apport d'éléments portéurs de carbone, le mélange étant après réduction, refroidi de préférence par coulée dans un liquide tel que de l'eau, tandis que l'on peut recueillir par décantation les sous-produits métalliques, par exemple sous forme de fonte ferro-manganitique, etc..-.
Suivant l'invention,, l'opération de chauffage peut être effectuée sous apport de1 fondants, tels que par exemple du spath-fluor,, des alcalis, du Li^O, du isolément ou en mé lange, ce qui a pour effet d'une part, d'accélérer la fusion et d'autre part, de fournir un produit directement utilisable en coulée continue. Les éléments réducteurs porteurs de carbone peuvent être solides, liquides ou gazeux, pulvérulents, isolément ou en mélange. Ces fondants peuvent également être ajoutés à la fin de l'opération de réduction. Eventuellement, les deux modes d'ajouts peuvent être utilisés. · „ Après solidification du mélange réduit, refroidi, celui-ci est finement broyé et présentant une composant avantageuse pour l'utilisation envisagée, peut être employé sans .autre manipulation comme poudre de couverture pour lingotière de coulée continue.
Il a d'autre part été trouvé également avantageux / de mélanger la dite poudre avant utilisation, avec des composés/ sensibles à la pyrolyse, avec dégagement gazeux, tel que du //y CaCO^ ou carbonés tel que du graphite.
4.- v L’exemple ci-après permettra de mieux comprendre le processus de préparation de la poudre susmentionnée.
On dispose d'une scorie LD comportant :
41/ 6 % CaO
15,3 % Si02
5,3 % MgO
21 % Fe total, sous forme oxydée, dans sa quasi totalité, le solde étant constitué de divers composants.
Sur le diagramme ternaire Αΐ^,Ο^ “ ^°2 “tCa0 + une telle scorie contient : - en (CaO + MgO) : -Qrß + 5'3-= 75,4 % 41,6+15,3+5,3 - en SiO_ : _ 15,3_ _ 24,6 % * 41,6.+ .15,3+-5,3 •Elle" est représentée par le point 1 (appelé LD idéal) sur le dit diagramme ternaire. Une tonne de cette scorie contient donc 469 kg de (CaO + MgO) et 153 kg de Si02>
On dispose également de cendres volantes comportant : . . 47 % de Si02 .
32 % de AlnOn .
2 3.
3 % de CaO, le solde étant constitué de divers composants.
Rapportées au diagramme ternaire. Α120^ - Si02 " (CaO + MgO), les teneurs en ces trois constituants sont respectivement : 57,4,% de Si02 39 % · de Al203. ' \ 3,6 % de CaO.
De telles cendres sont ainsi représentées sur le diagramme par le point 2 . (appelé cendres volantes idéales).
D'autre part, on sait expérimentalement qu'une poudre de couverture de bonne qualité ne doit normalement pas dépasser une teneur en alumine de 10 %. Dans lé présent exemple, le rapport Ca0/Si02 est de l'ordre de 0,8? pour des poudres de bon- / ne qualité, ce rapport peut varier dans des proportions relatiueîy v 5.-
ment larges·. Compte tenu de ce que l'ajout de sable va contribuer à diminuer la teneur en alumine du mélange primaire# on peut estimer que la teneur en alumine de ce mélange primaire (scorie LD
+ cendres volantes) soit de l'ordre de 12’%/ ce qui permet de.dé- » terminer le point A sur. la droite 1 - 2, représentatif du mélange » · à réaliser.
Les quantités de ^^^ales ^idéale ^ mettre en oeuvre pour réaliser ce mélange spnt déterminées de façon connue · par la règle des segments mesurés sur le diagramme. · ·
Dans le cas présent, on aura donc :.
r*\7 . .
idéales _ l.A _ 23, 5_n ou 43, 9 LD. -x . 7C2 "5373" ' 100 ideale soit donc 43,9 kg de ^j^ales Pour ^00 ^g de ^idéale' Ce correspond à 43, 9 = 53,6 kg de CV , ,, et JL9.Q— kg de v Ô7&Z reelles 0,622’ “réelles = 161 k9·
Si l'on envisage maintenant d'ajouter de la silice (SiC>2 pur) . au mélange primaire représenté par le point A, on cherche à obtenir un mélange final contenant 10 % d'alumine, ce qui, sur la droite reliant le point A au point 3 (correspondant à 100 %
Si02) , nous amène au point 4. .
1 . ' · . · ; Les proportions relatives du mélange primaire et de I silice sont données par la règle des segments, à savoir : mélange Aidéal _ 475 = 58 = 420 ·
Si02 ÄT4 3.'3»8 100 ·
Il s'ensuit que, reprenant les données du début, on aura pour 1 tonne de scorie LD réelle 1000'. 53,6 . 0,82 = 273 kg •161.
de cendres volantes idéales, ce qui correspond à 895 kg de mélange A idéal, à mélanger avec 895 x 100 _ 213 kg de silice. , 420 · /
Les matières introduites pour constituer le mélange/ final réel représenté en A seront donc : f1/ * t * 273 6.-
1000 kg de scorie LD
333 kg de cendres volantes = qçq 213 kg de silice, soit 1545 kg hors desquels il faut décompter 309 kg de produits métalliques (fonte -ferro-manganèse...) décantés au cours de la • formation du mélange fondu, ce qui donne en fin de compte 1236 kg de mélange réel obtenu.
Ce mélange, après trempe à l'eau, est broyé à moins . de 50 jU , et l'on y .ajoute du CaC0.3 et du graphite dans les proportions ci-après : 62,8 kg de mélange broyé 28 kg de CaCO^ 9,2 kg de graphite, ces deux derniers constituants étant également broyés à moins de 50 j*. , le tout correspondant à 100 kg de poudre de couverture, directement utilisable comme telle..
Il n'est pas inutile de remarquer que grâce aux cendres volantes, la. poudre contient naturellement 0,16 % de Na2Û et 0,5 % de F^O. Une quantité supplémentaire d'alcalis et éventuellement de CaF2, Li^O B2°3 Peu<: ®tre ajoutée à la phase fondue ou après refroidissement (dans ce dernier cas, après broyage correspondant à moins de 50 p. ) , pour obtenir finalement une teneur finale de 1, 6 % en ^£0; 0,3 % en F^O et 3,6 % en F , à quoi répond une poudre de couverture considérée comme de qualité pour la coulée continue de l'acier.
- . Le présent procédé peut être appliqué quel que soit le type de convertisseur utilisé pour la production de la scorie, c’est-à-dire aussi, bien les convertisseurs à fond plein que les/ convertisseurs à soufflage par le fond. /1/ 7

Claims (5)

7 .- V f
1. Procédé pour la valorisation d'une scorie métal-lurgique, caractérisé en ce que de la scorie métallurgique pro- < duite lors d'une opération d'affinage pneumatique de fonte dans un convertisseur est mélangée sous forme'préféreroment liquide avec : a. des cendres volantes en provenance de centrales thermiques au charbon, du schiste éventuellement de houille, des produits ou déchets silico-alumineux, du laitier de haut fourneau, préfé-remment liquide, isolément ou en mélange, b. ' de la silice pure ou du sable faiblement alumineux, c'est-à- dire vérifiant la relation ^-2^3 z 0,17> les proportions en- Si02 ^ tre les deux constituants repris sous a., et b. étant telles que la teneur totale en silice soit inférieure à 70 % et de-préférence supérieure à 30 %, de préférence encore supérieure ' à 40 %, en ce que le mélange ainsi constitué est tout d'abord soumis à une opération de chauffage avantageusement au moyen d'un brûleur approprié, de manière à .maintenir le mélange à l'état liquide, puis à une opération de réduction sous arc électrique avec apport d'éléments porteurs de. carbone, le mélange étant après réduction, refroidi de préférence par coulée dans un liquide tel r que de l'eau, tandis que l'on peut recueillir par décantation les ’ sous-produits métalliques, par exemple sous forme de fonte ferro-manganitique, etc. .
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'opération de chauffage est effectuée sous apport de / fondants, tels que par exemple du spath-fluor, des alcalis, dw/ I^O, du &2°3' is°l®ment ou en mélange. (il/ • ! m v ; 8.- ‘
3. Procédé suivant les revendications 1 ou 2, ca ractérisé en ce qu'au cours et de préférence en fin d'opération de réduction, on ajoute des fondants, tels que par exemple du spath-fluor, des alcalis,»du Li20, B2^3' ^-so^meI1^ ou en mélange.
4. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendica-* tions 1 à 3, caractérisé en ce qu'après refroidissement, le dit mélange est broyé en une poudre, de préférence à moins de 50//u, .
5. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que 11 on mélange la dite poudre avant utilisation, avec des composés sensibles à la pyrolyse, . avec dégagement gazeux tel que du CaCO^ ou carbonés, tel que du graphite. Dessins : — planches ,____&.______pages dont .......S......page de garde .......é>.....pages de description ..............pages de revendication: .....abrégé descriptif Luxembourg, le -2 OCT, 1981 ; - Charles München . '
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