BE439726A

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Publication number: BE439726A
Authority: BE
Publication date: 1900-01-01

Description


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  Procédé de réduction de minerais oxydés. 



   La présente invention concerne un procède de   rédua-   tion de minerais oxydés dans des hauts-fourneaux à soufflerie ou dans d'autres appareils de réduction, principalement ceux qui fonctionnent avec de l'air atmosphérique et des gaz réducteurs renfermant de 1'azote et dans lesquels les gaz ou une partie des gaz parcourent un circuit fermé et sont régé-   nérés.   



   Pour économiser le coke et d'autres agents réducteurs, on a déjà propose d'éliminer, par lavage, des   gz   réducteurs obtenus, tout l'acide carbonique ou une partie de cet acide ou de le   retransfonner   en oxyde de carbone, afin que le gaz réducteur puisse entièrement ou partiellement être employé de nouveau ou être employé continuellement c'est-à- 

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 dire en circuit fermé,   près   réchauffage, pour la réduction. 



   Le procédé de lavage est restreint aux gaz de réduction exempts d'azote. Car, sinon, il se produirait dans le gaz réducteur en circulation une accumulation nuisible d'azote qui ne peut pas être éliminé par lavage, tandis que le procédé travaillant sur le principe d'une nouvelle réduction, c'est-à-dire une retransformation en oxyde de carbone, par réduction, de l'acide carbonique échoue à. cause de la consommation inutilement élevée de coke et de chaleur et de l'augmentation continue de la quantité de gaz et de sateneur en oxyde de carbone, qui se produisent par la réduction d'une molécule d'acide carbonique par un atome de carbone avec production de deux molécules d'oxyde de carbone, c'est-à-dire   d'un   volume d'oxyde de carbone double de celui de l'acide carbonique initial. 



   La réduction proprement dite de l'oxyde de fer par l'oxyde de carbone a lieu plus ou moins selon l'équation:
Fe2O3   +   12 CO = 2 Fe   +   9 CO 4 3 CO2 (1) 
Lorsque ces trois parties d'acide carbonique ont éte   éliminées   par lavage, elles doivent être remplacées par trois parties d'oxyde de carbone pour maintenir la même quantité de gaz,   c'est-à-dire   la   même   quantité totale de gaz en circulation. 



   'fais la production de gaz oxyde de carbone pur est très difficile et coûteuse. Aussi ce procédé et d'autres analogues ne peuvent guère entrer en ligne de compte dans lu metallurgie des minerais de fer. 



   La constance de   la   quantité et de la composition du gaz est toutefois techniquement et économiquement rendue possible lorsque, conformement à la présente   invention,   on élimine par lavage la moitié de l'acide carbonique for.né, tundis que ltautre moitié est réduite au moyen de carbones   l'état   d'oxyde de carbone. 

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   On peut représenter le procédé de régénération du gaz par l'équation suivante : 
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 9 C0 + 3 Co ;2 - 1>5 00. = 9 CO +1,500 (2) qui représente l'opération de lavage, par laquelle la moitié de l'acide carbonique est lavée et éliminée de la quantité de gaz, et par l'équation 
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 8 CO + I,5 C0 I,5 C = I2 CO (3) qui traduit la retransformation, par réduction, du reste d'acide carbonique d'après l'équation :

  
CO2 + C   = 2 CO   (4 ) par laquelle l'état initial représenté par l'équation (1) est rétabli et la composition constante est conservée. 
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 confolmément au procédé objet de l'invention, pour la réduction de 112 Kg. de fer, 18   Kg.   de carbone seulement, 
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 c'est-à-dire environ 16 % de carbone, ce qui correspond à 20 % de coke, sont donc nécessaires, lorsqu'il est fait apport, à partir de l'extérieur, ou qu'on produit, par d'autres com- bustibles peu coûteux, exempts de soufre et pauvres en cen-   @        
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 dres, la chaleur nécessaire pour décomposer.l'a,cïde.carboni- , que.

   Attendu en outre que, conformément au procédé objet de l'invention, ni la quantité, ni la composition des   gaz   réducteurs ne sont modifiées, on peut employer ce procédé pour la réduction des minerais de fer et d'autres minerais analogues.,. par l'oxyde de carbone en mélange avec de l'hydrogène, de l'azote et d'autres gaz, pour les hauts-fourneaux à soufflerie comprenant les installations de construction usuelles   (haut-fourneau,   réchauffeur   d'air,   machines à gaz, etc..). 



  Car l'addition ou la présence de toutes quantités quelconques d'azote, qui n'est pas affecté ni par le lavage ni par la réduction de l'acide carbonique, ne modifie en rien la quantité ni la composition du gaz réducteur. 

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   On   peu-c   simplifier le procédé de la façon suivante: Tout l'acide carbonique est séparé immédiatement, par lavage, du reste du gaz et est exclu du procédé pour la moitié, tandis que l'autre moitié, ou une quantité égale d'acide carbonique provenant d'une autre source, est conduite sur du charbon incandescent et que l'oxyde de carbone ainsi forme est réintegre ensuite au reste du gaz provenant du lavage exécuté pour séparer l'acide carbonique. On obtient alors aussi un gaz réducteur p répondant à la quantité et à la composition initiales du gaz suivant le présent procédé; le carburateur re- çoit alors des dimensions beaucoup plus faibles parce qu'il ne doit plus traiter le reste du gaz chargé de la deuxième moitie d'acide carbonique mils seulement cette deuxième moitié d'acide carbonique elle-même. 



   On peut encore simplifier le procédé lorsque, tout en supprimantle lavage pour l'élimination de l'acide carbonique, on écarte une fraction de gaz telle qu'en conduisant le reste sur du carbone incandescent, on obtienne un gaz réducteur contenant la quantite initiale d'oxyde de carbone.Dans ces circonstances, à chaque cycle, la quantité d'azote et le volume total diminuent, suivant la quantité de gaz éliminé, pour tendre à zéro ou à un volume constant d'oxyde de carbone. 



   Pour un rapport par exemple de CO :CO2 :: 3 : 1 dans les gaz qui circulent, après la réduction du minerai, on calcule que la quantité de gaz à éliminer s'élève à 20 %. 



  11 s'ensuit que pour un gaz de la composition 
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 10 N'a. ù CO 2. + 30 Nm b CO 60 Nm S N 2 = 100 Nm3 de gaz qui, avant la réduction du minerai, contenait 40 Nm3 d'oxyde de carbone, le procédé se réalise de la façon suivante :   Apres   qu'on en a écarté 20   ,   il reste 
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 8Nm ù C0 + 24 Nm 3 Co + 48 Nm 3 N 2 = 8 0 Nin3de gaz. 

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   Par l'absorption de carbone, il se produit dans le carburateur aux dépens des   8   Nm3 d'acide carbonique, 16   Nm   d'oxyde de carbone, d'où il résulte un gaz réducteur de la composition suivante: 40 Nm3 CO + 48 Nm3 N2 = 88 Nm3 de gaz, possédant donc la quantité initiale d'oxyde de carbone (40 Nm3 CO), mais une quantité moindre d'azote et un volume total moindre. Au cycle suivant, la quantité d'azote se ré- duit à 0,8 X 48 38,4 Nm3 dans un volume total de 40 +   38,4Nm          = 78,4   Nm de gaz, et ainsi de suite. 



   Au lieu de l'oxyde de carbone, ou de gaz contenant de l'oxyde de carbone, on peut employer aussi dans le circuit, pour la réduction du minerai, de l'hydrogène ou des gaz con- tenant de 1'hydrogène. Abstraction faite de l'azote auquel il n'est pas touché dans le procédé, on peut représenter la ré- duction du minerai plus ou moins de la façon suivante : 
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 ]le203 + 12 H2 z Fe + 9 H2 + 3 HO. 



   On écarte la vapeur d'eau qui se forme suivant l'équation, et on en conduit la moitié, ou une quantité égale de vapeur d'eau provenant d'une autre source, sur du carbone incandescent, grâce à quoi il se produit:
1,5 H2 + 1,5 CO c'est-à-dire du gaz à l'eau. Par la conversion de l'oxyde de carbone suivant l'équation
CO + H2O = H2 + CO2, l'oxyde de carbone contenu dans cette quantité de gaz à l'eau est transformé ensuite en acide carbonique qu'on élimine par lavage.

   Par cette opération, la deuxième moitié de la vapeur d'eau produite par la réduction du minerai, ou une quantité égale de vapeur d'eau d'une autre source, est consommée et, de cette façon, il se produit de nouveau 1,5 H2 qui, avec les 

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 1,5H2 engendres par la réaction du gazà   l'eau   et les 9 H2 qui n'ont pas été touchés par la réduction du minerai, donnent de nouveau la quantité initiale (12 H2) d'hydrogène. 



   Par conséquent, on peut aussi employer pour le procéde des mélanges d'oxyde de carbone et d'hydrogène ainsi que, d'une façon   générale,   des gaz contenant de l'oxyde de carbone et de   l'hydrogène.   



   Le procédé de   régénération   de gaz en circulation contenant de l'oxyde de carbone devient beaucoup plus simple lorsqu'on monte dans l'installation pour la réduction des minerais un haut-fourneau électrique, des hauts-fourneaux à soufflerie, des fours à cuve ou d'autres fours de fusion ou bien encore des générateurs spé ciaux d'oxyde de carbone et qu'on fait fonctionner ceux-ci avec de l'oxygène pur ou avec de l'air à. teneur élevée en oxygène, de façon que les gaz de combustion soient constitues presqu'exclusivement par de l'oxyde de carbone pur ou, qu'au moins, leur   terezr   en oxyde de carbone soit élevée. 



   Le procédé se limite alors à l'élimination, par lavage, de l'acide carbonique produit par la réduction du minerai et au remplacement de l'oxyde de carbone par les gaz de combustion des fours ou des générateurs d'oxyde de carbone précités. 



   Une simplification et une amélioration particulières sont obtenues lorsqu'on fond les minerais, réduits suivant le présent procédé, dans un haut-fourneau qui est alimenté avec de l'oxygène et dont les gaz de combustion sont employes pour compléter les gaz en circulation. Comme le haut-fourneau exige environ 320   Kg.   de carbone et fournit environ 600 m3 d'oxyde de carbone par tonne de fonte, on obtient à peu près la quantite d'oxyde de carbone qui est consommée pour la réduction des minerais et qui doit constamment   être   remplacée dans les gaz en circula tion. 

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   Si pour la production de l'oxyde de carbone nécessaire, on monte un gazogène spécial qu'on fait fonctionner au coke,   au,   charbon de bois, ou un combustible analogue, et à l'oxygène pur ou à l'air à teneur élevée en oxygène, on peut en même temps (en faisant passer les gaz en circulation, déjà comprimés et de préférence réchauffés préalablement à 800  environ dans des échauffeurs   dair   métalliques, à travers la colonne de charbon chauffée à une température élevée du gazogène), employer ce gazogène pour réchauffer les gaz en circulation à la température de réaction de   11000   à 1200 , de sorte que la production de l'oxyde de carbone, la régénération et le chauffage des gaz en circulation soit reliés les uns aux autres. 



    Revendications.   
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I/ Procédé de réduction de minerais oxydés dans des hauts-fourneaux à soufflerie ou dans d'autres appareils de réduction, principalement ceux qui fonctionnent avec de   l'air   atmosphérique et des gaz réducteurs contenant de l'azote et dans lesquels lés gaz parcourent un circuit fermé et sont régénérés de nouveau., caractérisé en c.e que   l'acide   carbonique formé dans le courant du circuit par la réduction du   minéral   ou la vapeur d'eau formée sont éliminés approximativement à moitié par lavage, dans le but de maintenir la quantité et la composition du gaz en circulation, tandis que l'autre moitié qui est restée dans le courant du circuit est transformée par une nouvelle réduction, au moyen de carbone, en oxyde de carbone ou en hydrogène.

Claims

2 Procédé suivant la revendication l, caractérisé en ce que l'acide carbonique et (ou) la vapeur dteau formés au cours de la réduction sont séparés aussi complètement que <Desc/Clms Page number 8> possible, par lavage du d'autres opérations analogues, du reste du gaz et exclus du procédé environ pour la moitié, tandis que l'autre moitié ou une quantité correspondante d'acide carbonique et (ou) de vapeur dteau qui proviennent d'au - tres sources sont retransformés, par une nouvelle réduction, en oxyde de carbone ou en hydrogène et réunis de nouveau ensuite au reste de gaz.

3 procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'à chaque cycle de travail, on sépare des gaz de combustion résultants de la réduction des minerais une partie telle que, par une nouvelle réduction du reste de gaz, il se produise un gaz réducteur contenant la quantité initiale d'oxyde de carbone et (ou) d'hydrogène.

4/procédé de réduction de minerais oxydés par des gaz contenant de l'oxyde de carbone et parcourant un circuit, caractérisé en ce que la quantité d'oxyde de carbone trans- formé pr oxydation en acide carbonique lors de la réduction et éliminée par lavage, dans cet état, des gaz en circulation estremplacée par de l'oxyde de carbone pris des gaz de combustion des hauts-fourneaux électriques ou des hautsfourneaux à, soufflerie ou des fours de fusion qu'on fait fonc- tionner avec de l'oxygène pur ou de l'air à.

teneur élevee en oxygène, principalement de ceux dans lesquels sont traités par fusion des minerais réduits conformément à l'invention t (ou) par de l'oxyde de carbone produitdans un gazogène distinct à partir (le coke, de charbon de bois, ou ci'autres combustibles analogues et d'oxygène pur ou d'air à teneur élevée en oxygène.

5/ Procédé suivant la revendication 4, caractériséen ceque le générateur d'oxydede carbone ou la chaleur qu'il développe par la gazéification du carbone sont utilises en même temps pour le chauffage, à la température de <Desc/Clms Page number 9> réaction de 1100 etde plus que 1100 , désirée pour la ré- duction, des gaz en circulation, ayant de préférence subi un chauffage préalable dans des echangeurs de chaleur et pour la régénération de l'acide carbonique restant des gaz en circula- tion, .ceux-ci étant conduits à travers la colonne de charbon, chauffée à haute température, du gazogène.

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