<Desc/Clms Page number 1>
" FABRICATION SIMULTANEE DU FER, OU DE SES COMPOSES CARBURES, et DU CIMENT; OU DE LA CHAUX HYDRAULIQUE, AU FOUR ROTATIF tt Inapplication du four rotatif continu à la fabri- cation du ciment s'est trouvée favorisée par les propriétés physiques des matières premières destinées à cette fin , En effet, ces matières premières se composent de carbonate de chaux, pour,80% environ et d'argile pour 20% 06tte dernière, exerçant son pouvoir de ,liant,, , donne une
<Desc/Clms Page number 2>
cohésion à l'ensemble des produits employés et, de ce fait, les poussières entraînées par la cheminée sont de faible importance.
Il n'en va pas de même lorsque le four rotatif est employé à la fabrication simultanée de fer, de fonte ou d'acier et de ciment,, ce dernier obtenu comme sous-produit de la fabrication sidérurgique, selon des moyens que le Demandeur a spécialement étudiés .
En effet, les matières premières employées pour la production sidérurgique avec sous-production de ciment de Portland n'ont aucune fonction liante : minerai de fer, charbon pour la réduction de ce minerai et carbonate de chaux. Ces éléments, broyés finement, pour satisfaire aux diverses nécessités chimiques? sont entraînés par le courant gazeux circulant dans le four et cet entraînement peut atteindre une proportion susceptible de compromettre gravement l'intérêt économique de ces procédés.
De plus, dans ceux-ci le vent entraîne ces poussières dans des proportions eifférentes, de sorte que la compo- sition du lit de fusion varie. Par suite,, aucune fixité des produits finis ne peut être assurée. C'est ainsi que le titre de carburation du métal peut passer de 0 à la limite de carburation et que, d'autre part, l'analyse du ciment produit varie dans des proportions inaccep- tables*
Par ailleurs, le lit de fusion entraîné dans les carnaux et dans la cheminée provoque une rapide dégra- dation de ces organes, par l'intervention de l'oxyde de fer et de la chaux sur les briques et ceci à la faveur de la très haute température qui y règne et qui résulte de la
<Desc/Clms Page number 3>
combustion du charbon de réduction entraîné.
En vue d'écarter Ces difficultés, le Demandeur a spécialement étudié l'application d'un lit de fusion broyé moins finement ; mais Ici, deux phénomènes se soit produits qui ont fait rejeter cette technique.
En effet, le ciment obtenu par un lit de fusion insuffisamment broyé. n'avait pas des qualités physiques comparables à celles du ciment de Portland artificiel ; de ce fait, sa valeur est dépréciée.
Par ailleurs, la réduction du minerai de fer était réalisée avec retardement et, de ce fait, la teneur en oxyde de fer, dans la masse calcareuse, était générale- ment trop élevée pour assurer une réfraetairité suffisante dans les zones du four, successivement de plus en plus ahan+ des* Comme conséquence, de puissants rochetages obstruaient le four et imposaient des arrêts et des pertes de matières non acceptables*
Pour éviter ces inconvénients, il fallait réduire la production du four à un quantum non payant et, par ce fait, la consommation de charbon augmentait à l'excès.
La présente invention concerne un procédé pour la production de fer, de fonte ou d'acier, avec sous-pro- duction de ciment de Portland ou chaux hydraulique, carac- térisée par la combinaison des points essentiels suivants : a) le four rotatif est chauffé par une flamme de charbon pulvérisé brûlant dans la quantité d'air nécessaire pour produire une flamme composée d'oxyde de carbone et d'acide carbonique., dans un rapport tel que les produits ferreux obtenus ne puissent être réoxydés par les gaz de la flamme ;
<Desc/Clms Page number 4>
b) le lit de fusion est compose de minerai de fer, de carbonate de chaux, de charbon de réduction en proportion suffisante pour réduire le minerai de fer, ré- duire le carbonate de chaux et pour carburer le métal ;
ce lit de fusion comprend, éventuellement, d'autres éléments de rectification, ou dtaddition, notamment du minerai de manganèse ; c) ce lit de fusion est obtenu par le broyage indépendant de chacune des matières premières, de manière à amener celles-ci au degré de finesse exigé par le processus chimique sans descendre au-dessous de ce degré, ce broyage, en ce qui concerne le minerai et le charbon, s'arrêtant à une finesse telle que le courant gazeux circulant dans la four ne puisse entraîner ces matières.
Le minerai de fer et le charbon sont broyés préfé- rablement dans des appareils à tamis munis de toiles lais- sant un millimètre de vide, environ, entre les fils, de telle manière que ces matières soient broyées à des grosseurs variant de 1/4 mm environ à un millimètre environ, en évi- tant ou réduisant aussi strictement que possible les fines poussières.
En ce qui concerne le charbon, ce broyage sélec- tionné ne représente aucune difficulté, car le charbon af- fecté à la réduction peut être sélectionné à la grosseur né- cessaire au cours du broyage du charbon nécessité par le foyer et qui, lui, est très finement broyé.
Enfin, le carbonate de chaux est broyé à une extrême finesse; en effet, les pertes de cette matière sont sans importance économique et, par contre, grâce à cette fi- nesse, le ciment obtenu est de toute première qualité.
<Desc/Clms Page number 5>
Etant donné l'identité des dimensions exiges pratiquement pour le minerai de fer et le,charbon, ces deux matières pourront être broyées ensemble, dans le même appareil, si leur dureté est du même ordre de grandeur.
Après pesage et mélange, les matières préalable- ment broyées, sont introduites dans le four, soit sous forme de matières sèches, simplement humidifiées pour éviter les poussières au chargement, soit sous forme de pâte liquide, si on veut adopter la voie humide.
Les avantages du procédé selon l'invention rési- dent dans le rendement presque complet des matières pre- mières, la production d'un ciment de Portland de première qualité, toujours identique à lui-même, la limitation des rochetages au minimum, à la faveur d'une réduction de mine- rai de fer toujours plus avancée qu'il n'est nécessaire dans les zones de plus en plus chaudes du four. Un autre avantage du procédé est d'assurer la fixité rigoureuse des produits finis ce qui permet de régler très exactement le titre de carburation du métal obtenu, donc de produire à volonté et d'une façon régulière : fer, acier,ou fonte.
Pour l'exécution pratique de ce procédé, on uti- lise un four rotatif qui, outre ses caractéristiques con- nues comporte divers aménagements techniques particuliers qui sont compris dans l'invention
Le four, représenté en coupe axiale longitudinale sur le dessin annexé, est légèrement inclina sur l'hori- zontale Il tourne par des couronnes sur des galets, comme connu, et présente, à sa partie inférieure, pour retenir le métal liquide, soit un muret, soit un élément conique c en deçà duquel se trouve un trou de coulée! pour ce
<Desc/Clms Page number 6>
métal* Dans des tuyères r, r1 on insuffle le charbon pulvé- risé pour le chauffage et l'air nécessaire à sa combustion dans les conditions définies sous a) @ liens ce four,
le problème du revêtement des fours @ à ciment, qui entraîne des travaux onéreux et oblige à des arrêts répétés, est résolu automatiquement, et sans au- cune dépense par les moyens suivante :
Dans la zone F1 du four, qui est la zone de fusion du métal et la zone de clinkérisation la tôle du four est étanche et préférablement soudée. Le garnissage g1 de cette zone est réalisé par une briquette de quelques centimètres d'épaisseur seulement, en matériau très réfractaire et pré- férablement en carborundum bien appliqué à la tôle T du four. Le revêtement g, en dehors de la zone chaude, est composé selon l'usage du cimentier (par exemple revêtement silico-alumineux).
.Extérieurement, dans toute la zone F1 garnie de oarborundum, la tôle est refroidie par arrosage, réalisé par exemple au moyen d'une rampe p, linéaire ou embrassant tout ou partie de la paroi cylindrique du four.
Dans la région du trou de coulée, le métal liquide émanant du four et tombant dans la poche 0 est protégé con- tre l'eau de refroidissement projetée par la rampe p et par des conduits j. Cette protection peut être assurée,- comme dans l'exemple du dessin-, au moyen d'un écran bi- conique Q, tournant avec le four. L'eau est éliminée par des goulottes s et s1
C'est dans cette disposition que le four est allumé.
A la faveur de la grande conductibilité thermique du carborundum appliqué à la tôle, ce matériau subit l'effet
<Desc/Clms Page number 7>
du refroidissement ;. dès que les matériaux constitutifs du ciment passent dans cette zone, le carborundum se gar- nit de clinker jusqu'à une épaisseur de 30 centimètres environ, épaisseur qui reste fixe grâce à l'équilibre qui s'établit entre les effets thermiques du foyer et les ef- fets réfrigérants de ltarrosageo
Le revêtement s'effectue donc automatiquement avec les propres produits du four.
Si, pour une raison quelconque, le four est arrê- té, le revêtement ainsi réalisé tombe en poussière par le refroidissement ; le rallumage subséquent reconstitue le revêtement.
Ce résultat est favorablement atteint en raison de la grande propension qu'a le ciment à coller sur la bri- que de carborundum.
Si, dansun temps quelconque, le revêtement ae- croissait son épaisseur au delà de la limite autorisée ou si des rochetages ou anneaux se formaient dans le four, ces anomalies seraient réduites par la projection dans le four, en même temps que le charbon de chauffage, de silice fine- ment pulvérisée, comme il est indiqué dans le brevet français déposé le 1er Février 1936 pour : "Procédé pour le nettoya- ge des fours rotatifs à ciment et des fours produisant de la fonte et du ciment Il du même Demandeur.
La couronne, composée de métal et de clinker, qui se produit dans les deux premiers mètres du four, est élimi- née mécaniquement, soit par une fraiseuse, refroidie par l'eau, qui tourne en permanence sur la cloison intérieure du four,, soit au moyen d'une machine alternative' analogue à un étau-limeur, selon des moyens décrits dans un autre
<Desc/Clms Page number 8>
brevet français au même Demandeur, du 23 Juillet 1935 pour : " Procédé et dispositifs pour le nettoyage d'un four rota- tif "/
Enfin, l'économie de combustible de ce procédé perfectionné est réalisée par la combustion, à l'intérieur du four, de l'oxyde de carbone eontenu dans la flamme et provenant de la réduction tant du minerai de fer que du carbonate de chaux.
L'entrée d'air nécessaire à cette combustion est réalisée au moyen d'une tuyère R, placée dans le four et alimentée par un ventilateur V fixé, avec son moteur M, sur le four même, et tournant avec celui-ci ; le courant est amené au moteur mobile par tout moyen approprié, par exemple, grâce à des bagues b, solidaires du four, et glissant sur des balais fixes b
La caractéristique essentielle de cette entrée d'air est d'être placée dans la zone du four où s'opère la réduction : grâce au choix judicieux de ce lieu, la production de chaleur résultant de cette combustion con- tribue au phénomène lui-même, sauf un léger décalage.
L'économie due à cette introduction d'air est alors maximum .
Aucune action oxydante pratique n'est d'ailleurs exercée sur la masse en cours de réduction en raison du fait que cette masse est elle-même le siège d'un abondant dégage- ment d'oxyde de carbone qui la protège des gaz oxydants qui circulent au-dessus.
La zone du four où est pratiquée cette introduc- tion d'air est le siège d'une température variant de 800 à 1000 ce S i l'entrée d'air est opérée dans la zone du four
<Desc/Clms Page number 9>
où règne une température de 600 les effets de la chaleur produite sont pratiquement nuls car ils ne peuvent, dans ce cas, que concourir au chauffage du lit de fusion, jus- qu'à concurrence de 600 ce qui représente peu'..de chaleur au regard de l'énorme quantité de calories qu'impose la réduction de l'oxyde de fer et du carbonate de chaux*
Enfin, la chaleur sensible des gaz sortant du four vers 5/600 pourra être favorablement utilisée au , chauffage de l'air du foyer.