LU88255A1 - Procédé et dispositif de granulation de scories - Google Patents
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Description
PROCÉDÉ ET DISPOSITIF DE GRANULATION DE SCORIES L'invention concerne un procédé de granulation de scories. L'invention procure aussi un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé.
Après traitement, dans un convertisseur, de la fonte issue d'un haut fourneau les scories formées sont transvasées dans des poches et sont ensuite déversées dans des fosses prévues à cet effet.
Les scories phosphoreuses (scories Thomas) sont utilisées comme engrais dans l'agriculture et le jardinage. A cet effet, les fosses sont vidées après que les scories se soient durcies et refroidies complètement. Les scories sont ensuite broyées et puis stockées jusqu'à leur utilisation. Ces manipulations provoquent des dégagements de poussières importants préjudiciables à l'environnement.
Les scories de fonte hématite qui ne contiennent pas assez de phosphore pour être utilisées en tant qu'engrais constituent un déchet non valorisable.
En raison de la forte teneur en chaux libre des scories et la présence d'éléments potentiellement dangereux comme par exemple certains métaux lourds et à cause des législations sur l'élimination des déchets industriels de plus en plus sévères, il devient de plus en plus difficile d'éliminer ces déchets.
Une granulation à l'eau des scories à l'instar de la granulation du laitier de haut fourneau s'est avérée être trop coûteuse.
En effet, vu les quantités de scories relativement faibles, les débits élevés lorsque les poches sont vidées, les coûts élevés de l'installation et en raison des possibilités limitées de valorisation et de commercialisation, une granulation des scories n'était, jusqu'à présent, pas rentable.
Le but de la présente invention est de proposer un procédé pour valoriser les scories.
Le but de la présente invention est atteint en utilisant un procédé caractérisé en ce que le flux de scories est étalé pour former une mince couche, en ce que la mince couche s'écoule en écoulement qui est sensiblement parallèle à un jet d'eau, en ce que la couche de scories et le jet d'eau heurtent un obstacle qui fragmente la couche de scories en granules grossiers qui sont refroidis et vitrifiés en contact avec l'eau.
Une caractéristique importante du présent procédé est que le flux de scories et le jet d'eau sont sensiblement parallèles. Il faut éviter, dans la mesure du possible, que le flux de scories se désagrège au contact du jet d'eau avant d'atteindre l'obstacle. Le flux ou la couche de scories sont fragmentés par l'impact sur l'obstacle et les granules ainsi formés entrent en contact avec l'eau et sont vitrifiés et refroidis.
Un avantage principal de ce procédé consiste à produire des scories vitrifiées. La vitrification permet de rendre inertes les scories et de fixer la chaux libre et les éléments dangereux, tels que les métaux lourds, qui ne peuvent plus réagir. Un lessivage de ces éléments par de l'eau et le gonflement des scories ne sont plus à craindre. Cette passivation des scories vitrifiées permet leur utilisation en génie civil ou en construction routière.
Un autre avantage de ce procédé est que les risques d'explosion sont réduits. Comme les scories contiennent un pourcentage relativement élevé de fer qui peut catalyser la formation d'hydrogène à partir de l'eau, une injection d'eau dans un flux de scories conduirait immédiatement à des explosions violentes.
Le risque est minimisé car, selon le procédé de la présente invention, le flux de scories et le jet d'eau s'écoulent d'une manière sensiblement parallèle et le flux de scories est désintégré sur un obstacle et puis refroidi rapidement par de l'eau.
Un choix judicieux de la forme de l'obstacle permet de contrôler la taille des granules formés. On veillera à produire des granules d'une taille relativement élevée de sorte à réduire la surface de contact entre l'eau et les scories liquides. Plus le diamètre des granules formés est élevé, plus le coefficient surface/poids de scories [en contact avec l'eau] est réduit. La formation d'hydrogène et, par conséquent, les risques d'explosion sont encore réduits.
Un autre avantage du procédé selon la présente invention est que la mise en oeuvre du procédé est relativement peu onéreuse. En effet, comme le jet d'eau ne doit pas désintégrer le flux de scories, il ne doit pas être très puissant. Par conséquent, les pompes et les autres installations peuvent être de dimensions réduites et sont donc moins chères que celles utilisées pour une granulation de laitier.
La présente invention propose aussi un dispositif de granulation de scories caractérisé par une rigole d'acheminement des scories, une tête d'injection d'eau ayant un orifice d'éjection en direction sensiblement parallèle à la rigole, un obstacle désintégrant le flux de scories issu de la rigole et le jet d'eau issu de la tête d'injection et un bassin de refroidissement situé en-dessous de l'obstacle destiné à recueillir les granules formés.
Selon un premier mode de réalisation avantageux, la tête d'injection d'eau se situe en-dessous de la rigole d'acheminement des scories.
Selon un autre mode de réalisation avantageux, l'obstacle comprend une plaque de préférence en acier réfractaire. Cette plaque comprend de préférence un axe horizontal autour duquel la plaque est pivotable. De cette manière, l'angle d'impact peut être varié et la taille des granules peut être variée.
Selon un autre mode de réalisation préféré, la zone d'impact de l'obstacle comprend une demi-sphère, un prisme ou bien une pyramide. L'obstacle est en permanence nettoyé et refroidi par le jet d'eau issu de la tête d'éjection. Les restes de scories qui pourraient se coller sur la zone d'impact de l'obstacle sont enlevés par la force d'impact du jet d'eau.
Selon encore un autre mode de réalisation préféré, des pierres poreuses, connectées à une alimentation en gaz inerte, sont installées dans le bassin de refroidissement qui permettent de faire barboter un gaz inerte tel que l'azote. La présence d'un gaz inerte dans la zone de granulation permet de réduire la pression partielle en oxygène. Cette manière de procéder permet de réduire encore les risques d'explosion.
Le procédé et le dispositif de la présente invention sont particulièrement bien adaptés à la granulation de scories LD. Il est évident pour l'homme de métier que ce procédé et ce dispositif peuvent aussi être utilisés pour la granulation d'autres produits en fusion tels que les scories de four électrique, le laitier de haut fourneau ainsi que pour des produits en fusion non ferreux. D'autres particularités et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description de plusieurs modes de réalisation avantageux présentés ci-dessous à titre d'illustration en référence aux figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 montre un schéma général d'un dispositif de granulation ; - la figure 2 représente schématiquement un obstacle pivotable ; - la figure 3 montre une zone d'impact d'un obstacle en forme de demi-sphère ; - la figure 4 représente schématiquement une zone d'impact et un obstacle en forme de cône ; - la figure 5 montre schématiquement une zone d'impact d'un obstacle en forme de pyramide.
Le dispositif comporte essentiellement une rigole 10 d'acheminement d'un flux de scories 15. Les scories sont déversées dans la rigole 10 à partir d'une poche (non représentée) et s'étalent pour former une couche mince. Le flux de scories 15 est éjecté de la rigole 10 et se heurte contre un obstacle 20. En-dessous de la rigole 10 se situe une tête d'éjection 25 qui éjecte un jet d'eau 30 en direction sensiblement parallèle au flux de scories 15 par un orifice d'injection 26. La couche de scories 15 est fragmentée et forme des granules qui sont refroidis et vitrifiés par l'eau issue de la tête de granulation 25 avant de tomber dans un bassin 35 de refroidissement situé en-dessous de l'obstacle 20.
Sur la figure 1, on voit aussi que l'obstacle 20 comprend un axe horizontal.
La figure 2 montre comment on peut pivoter l'obstacle 20 autour de l'axe 0. Un des avantages de pouvoir pivoter l'obstacle 20 est que l'on peut modifier la zone d'impact sans changer les autres paramètres tels que le débit d'eau ou le débit de scories. La variation de la zone d'impact et de l'angle d'impact permet d'influencer la taille des granules obtenus.
La figure 3 montre un obstacle 20' sur lequel la zone d'impact a la forme d'une demi-sphère. Cette réalisation a l'avantage que la probabilité que des scories restent collées sur la zone d'impact soit faible. De plus, l'impact du jet d'eau éliminera plus facilement des scories collées sur une demi-sphère que sur une surface plane car le cisaillement exercé par le jet d'eau est plus élevé.
La figure 4 représente un obstacle 20'' sur lequel la zone d'impact est de forme conique 23 tandis que la figure 5 montre un obstacle 20''' de forme pyramidale 24.
Il existe donc de nombreuses possibilités de faire modifier la zone d'impact en fonction des qualité, quantité et taille des granules que l'on désire obtenir.
Par le procédé décrit ci-dessus, il est possible d'obtenir des granules dont le diamètre dépasse 3 mm. des granules jusqu'à un diamètre de 10 à 15 mm sont envisageables.
Claims (10)
1♦ Procédé de granulation de scories caractérisé en ce que le flux de scories est étalé pour former une mince couche, en ce que la mince couche s'écoule en écoulement qui est sensiblement parallèle avec un jet d'eau, en ce que la couche de scories et le jet d'eau heurtent un obstacle qui fragmente la couche de scories en granules grossiers qui sont refroidis et vitrifiés en contact avec l'eau.
2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le jet d'eau refroidit et nettoie l'obstacle.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la taille des granules est fonction de la forme de l'obstacle.
4. Dispositif de granulation de scories caractérisé par une rigole (10) d'acheminement des scories, une tête d'injection d'eau (25) ayant un orifice d'éjection (26) en direction sensiblement parallèle à la rigole (10), un obstacle (20) désintégrant le flux de scories (15) issu de la rigole et un bassin de refroidissement (35) situé en-dessous de l'obstacle (20) destiné à recueillir les granules formés.
5. Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que la tête d'injection d'eau (25) se situe en-dessous de la rigole (10).
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5 caractérisé en ce que l'obstacle (20) est pivotable verticalement autour d'un axe 0.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6 caractérisé en ce que l'obstacle (20') comprend une zone d'impact semi-sphérique (22).
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 7 caractérisé en ce que l'obstacle (20'') comprend une zone d'impact conique (23).
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 8 caractérisé en ce que l'obstacle (20''') comprend une zone d'impact pyramidale (24).
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 9 caractérisé par des pierres poreuses connectées à une alimentation en gaz inerte, installées dans ledit bassin de refroidissement.
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