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"PROCEDE DE PRODUCTION DE FER PAR REDUCTION DE MINERAIS DE
FER DANS DES FOURS A TAMBOUR TRAVAILLANT PAR CHARGES".
Il est connu de produire du fer ou des alliages de f er par réduction des minerais de fer dans des fours à tambour travaillant .par charges,dans lesquels la charge,constituée de minerais de fer et d'agents réducteurs et pouvant aussi contenir encore des addi- tions comme la chaux et analogues,est chauffée directement au moyen de gaz en ignition,jusqu'à ce que le fer ou les alliages de fer soient fondus. Dans ce procédé les gaz du four sortent de ce dernier à une très haute température.
Pour ut-iliser leur haute teneur en chaleur ils furent déjà employés au préchauffage du mi- ' nerai ou de la charge dans des moufles, ou dans des fours tubulai- res rotatifs à marche continue, ou aussi au chauffage d'appareils
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à air chaud,dans lesquels fùt chauffé l'air de combustion néces- saire à la marche du four de réduction. Cependant,l'utilisation des gaz perdus chauds du four de réduction rencontre des diffi- cultés considérables.On a en effet constaté,que dans tous les dispositifs connus jusqu'à présent,dans lesquels on a voulu récu- pérer la chaleur des gaz,il se formait des dépôts ou incrustations considérables, ou qu'il se produisait aussi une fusion de la maçon- nerie.
Ces dégats provenaient de ce que des parties poussiéreuses de la charge et,le cas échéant,des cendres des combustibles uti- lisés pour l'alimentation du foyer du four, ou des matières volatil sées de la charge,étaient emportées du four de réduction par les gaz perdus. ---- Ces matières finement réparties dans les gaz perdus ---- entrent en réaction avec la maçonnerie du dispositif monté en aval du four, et il se forme alors,suivant les conditions de chaque cas,des produits de réaction soit agglutinés,soit fondus.
Or,il a été trouvé suivant la présente invention, que ces phé- nomènes d'agglutination ou de fusion ne se produisent plus,lors- qu'on conduit les gaz perdus ---- du four de réduction,après leur sortie de ce dernier, d'abord à travers un dispositif dans lequel ils sont utilisés au chauffage direct de matières diffici- lement fusibles,comme le calcaire, la dolomie,la magnésite,des matières réfractaires brutes destinées à être cuites comme celles du ciment,de la chamotte ou d'argile réfractaire, ou analogues,d'o- xyde de zinc à agglutiner, ou analogues.Après que la température des gaz perdus ---- du four de réduction a été essentiellement abaissée de cette manière,par exemple de quelques 100 0,ils peuvent être utilisés sans hésitation,-même s'ils contiennent encore des quan- tités considérables de poussières,
-au préchauffage de la charge, respectivement du minerai, ou de l'air de combustion,par exemple dans des dispositifs jusqu'à présent d'usage, ou successivement dans les deux buts et le cas échéant aussi encore au chauffage de l'agent réducteur .s'il faut préchauffer celui-ci séparément du mine- rai et des autres composantes de la charge.
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Les dispositifs dans lesquels les matières difficilement fusibles sont chauffées avec les gaz perdus ---- chauds du four de réduction,peuvent être exécutés sous forme de fours rotatifs, c'est à dire tournant soit-continuellement dans le même sens, soit alternativement dans l'un et l'autre sens.
On utilisera avantageu- sement des fours à tambour travaillant par charges,parce qu'on a constaté que dans un tel four les phénomènes perturbateur d'ag- glutination ou de fusion peuvent être évités de la meilleure ma- nière,même si l'on traite dans le four de réduction des minerais qui donnent des poussières volantes facilement fusibles, ou des- quelles de grandes quantités de matières volatile s,comme les oxydes de zinc, les oxydes de plomb et analogues, sont expuléées pendant la réduction.
Le four ,ou le dispositif échangeur de chaleur,pour le chauf- fage des matières difficilement fusibles est monté utilement dans la direction de l'axe du four de réduction,de sorte que les gaz du four peuvent s'écouler sans déviation à travers le four de réduction et l'échangeur de chaleur y raccordé. Dans certains cas, il est recommandable de donner à cet échangeur de chaleur une section transversale décroissante de l'extrémité d'entrée à l'ex- trémité de sortie des gaz.
Lorsque de la chaux,de l'acide silicique,de l'alumine, ou des matières analogues, ou leurs mélanges,sont chauffés dans l'échan- geur de chaleur au moyen des gaz perdus.---- du four de réduction, ces matières peuvent être subséquemment introduites à l'état chaud dans le four de réduction, si le travail du four de réduction exige des additions de cette espèce.
Après leur/passage à travers le four servant au chauffage des matières difficilement fusibles,parmi lesquelles on peut,dans certains cas,compter aussi des minerais de fer très difficilement fusibles,les gaz du four de réduction peuvent être conduits par , exemple à travers un four tubulaire rotatif incliné,dans lequel on fait cheminer le minerai soit seul, ou ensemble avec une ou plu- sieurs autres composantes de la charge, ou avec des quantités par- tielles de ces composantes,en contre-courant ou en équi-courant par /
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rapport aux dits gaz.
Subséquemment ils peuvent être employés au chauffage du vent qui est amené en qualité d'air de combustion au brûleur du four de réduction.Mais ils peuvent aussi servir d'abord au chauffage du vent et ensuite éventuellement au pré- chauffage du minerai,respectivement de la charge. Si,après cela, leur température est encore suffisamment élevée,ils peuvent être utilisés dans des échangeurs de chaleur ultérieurs, par exemple pour le préchauffage de l'agent réducteur, comme le coke, ou du charbon maigre et analogues,si le préchauffage de l'agent réduc- teur doit se faire séparément du préchauffage du minerai,pour la production de vapeur,ou analogue...
Mais rien ne s'oppose à ce que le chauffage des matières dif- ficilement fusibles au moyen du gaz chauffé à haute température sortant du four de réduction,soit réalisé dans un four tubulaire rotatif incliné à travail continu, ou à ce que la récupération de la chaleur soit réalisée de manière que dans la partie infé- rieure, ou la plus basse d'un tel four tubulaire rotatif,on chauffe des matières à haut point de fusion,et dans la partie su- périeure on chauffe le minerai seul, ou ensemble avec d'autres com- posantes de la charge.
Le préchauffage du minerai,respectivement de la charge et du vent peut être effectué aussi dans d'autres dispositifs connus.
Si les composantes de la charge ne sont pas préchauffées en- semble, ou si une partie de la charge est préchauffée séparément d'une autre partie de la charge,leur mélange est exécuté utilement avant leur introduction dans le four de réduction,par exemple par le fait qu'elles sont introduites simultanément dans une trémie,ou dans un récipient de chargement, ou aussi par une introduction simultanée dans le four de réduction même.
Les explications ultérieures de l'invention seront donnée l'aide du dessin annexé. Ce dernier représente à titre d'exemple non limitatif une installation de four qui convient pour la réa- lisation de l'invention.
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La figure I, la représente en plan, la figure 2 en élévation et la figure 3 latéralement.
Par 1 est désigné le four à tambour, dans lequel est réali- sée la réduction des minerais de fer,des minerais de nickel,des minerais de cuivre, ou analogues. Ce four,tournant de la manière connue en soi au moyen de deux couronnes ou anneaux de roulement 22 sur ou dans des supports correspondants,est monté avec ce dispositif de support sur une plaque tournante 2,de sorte que les deux faces d'extrémités du four peuvent être raccordées alter nativement, suivant le besoin, au brûleur 3. Le brûleur 3 est par exemple un brûleur à charbon pulvérisé. Le charbon pulvérisé est admis de la trémie 4 dans la conduite 6, à travers laquelle il est refoulé dans le brûleur et de là dans le foyer,par l'air primaire passant par la conduite 6.
Par la conduite 5 est ad- mis l'air secondaire.Le four 1, peut être chargé soit,après l'avoir mis en position oblique, au moyen d'une trémie,d'une bâche, ou analogue ,surélevées, soit en position horizontale, au moyen d'un dispositif de chargement 7. de manière connue
Les gaz perdus ---- sortant du four 1 entrent à des températu- res d'environ I300 à 1400 c dans le tambour 8,dans lequel sont chauffées des matières difficilement fusibles,qui ne subissent pas encore de fusion ou de scorification notables à la température des gaz perdus ====. Par exemple on chauffe et on calcine du calcaire dans le tambour 8.
Il n'est pas nécessaire de prévoir des moyens d'étanchement spéciaux entre le tambour 8 et le four 1- On peut y laisser une fente,particulièrement si. les gaz perdus du four de réduction 1 contiennent encore des composantes combustibles.
Le tirage du four à alors pour effet d'aspirer par latente entre le four 1 et le four 8 des rentrées d'air qui servent à la combus- tion subséquente des gaz sortant du tambour de réduction 1. Le calcaire ou analogue,est admis dans le tambour 8,utilement par charges,par exemple d'une trémie disposée au dessus, à travers d'ouvertures dans l'enveloppe ou dans les faces des extrémités
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du tambour,qui correspondent par exemple à de grands trous de coulée. L'évacuation du calcaire cuit à fond peut être effectuée par les mêmes ouvertures.
Du tambour 8 les gaz perdus ---- refroidis, à environ I000 O entrent, par une conduite,par exemple par le coudé 9,dans le tam- bour 10 muni d'une zone évasée 11. La conduite 9 se termine utile- ment seulement dans la zone évasée 11, ou encore plus loin à l'in- térieur du four rotatif 10. Le tambour 10 est constitué par un four rotatif allongé travaillant de manière continue. Ce sont par exemple,les rainerais destinés à être soumis au processus de ré- duction qui sont d'abord séchés et ensuite préchauffés à une haute température dans le tambour allongé 10.
Ils passent ensuite par la trémie intermédiaire 12 dans le wagonnet de chargement 13 se trou- vant en dessous, au moyen duquel le minerai préchauffé à une haute température est chargé dans le tambour 1.
Le chargement du minerai dans le four 10 est effectué au moyen du tuyau d'amenée 14. Du four rotatif 10 les gaz sont 'amenés, à des températures d'environ 700-80000,par un carneau dans un appareil à air chaud,par exemple dans le récupérateur métalli- que 16,et de ce derniet dans le séchoir des matières de réduction 17.La tuyauterie 18 amène les gaz refroidis à environ 200-300 c dans la cheminée, ou- si les minerais contiennent des métaux volatili- sables-dans un filtre et ensuite à la cheminée.
L'air nécessaire à la combustion est refoulé par le',Ventilateur 19 et la conduite à air froid 20 dans le récupérateur 16 et entre, comme air préchauffé par la conduite d'air chaud 21 dans les deu/conduites 5 et 6.
Le calcaire chaud du tambour 8. est également déchargé dans le wagonnet ou la bâche de chargement 13,de même que la matière de réduction du séchoir ou préchauffeur 17. Les quantités -or'46- terminées sont exactement pesées et ennt ensuite introduites par charges dans le four de réduction 1,,soit directement,soit par une trémie intermédiaire.
Le four'de préchauffage 10 et les dispositifs montés à sa suite peuvent être dimensionnés de manière,qu'un second four de réduction, ou plusieurs fours de réduction ultérieurs,peuvent être
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raccordés à ces dispositifs,comme cela est indiqué dans le des- sin par la conduite à gaz 23 représentée en traits interrompus.
Cette conduite à gaz correspond alors par exemple au coudé 9.
Ainsi, entre elle et le four de réduction correspondant est éga- lement disposé un tambour 8. Par 24 et 25 sont désignées les couronnes de roulement des fours 8 et¯10,qui peuvent être suppor- tés et commandés de la manière connue..
Le mode de travail est par exemple le suivant: Après avoir chargé le four 1, par exemple,de minerai réchauffé une haute température et de calcaire préchauffé à une haute température, ainsi que de matière réductrice complètement séchée et préchauf- fée, on raccorde le brûleur 3. Au début du processus,le four 1 tourne lentement. Lorsqu'une certaine agglutination des parti- cules de minerei s'est produite, on peut le faire tourner plus rapidement. Au commencement du traitement de la charge les températures des gaz perdus sortant du four ne sont pas en- core particulièrement élevées,et il est par conséquent recommanda- ble, de charger le four 8 seulement plus tard.
De cette façon il n' est pas nécessaire que la durée du traitement de la matière con- tenue dans le four 8. corresponde à la durée du traitement d'une charge dans le four l.On peut vider et charger le four 8 indépen- damment du four 1,durant le travail, et ceci non seulement une fois,mais, si c'est nécessaire,deux et plusieurs fois.
Le chargement du four rotatif 10 dépend en premier lieu de la quantité du minerai de fer traité dans le four 1, ou,lorsque deux ou plusieurs furs de réduction travaillent avec le four rota- tif 10, de la quantité de minerai traitée dans les fours de réduc- tion y raccordés. Le récupérateur 16 peut recevoir des dimensions suffisantes telles qu'il puisse également préchauffer l'air de combustion pour deux ou plusieurs fours.Il en est de même du séchoir 17 pour les matières de réduction.La capacité du séchoir à coke oeuf également être choisie à volonté et l'évacuation de la matière séchée et préchauffée peut en être effectuée indépendamment du travail du four 1.
On peut aussi introduire dans le four de ré-
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duction des quantités supplémentaires de minerai préchauffé,de calcaire calciné chaud, ou de charbon de réduction, ou deux de ces matières, ou toutes ces matières, durant le traitement d'une charge.
Le nombre de tours du tambour 8 dépendra également du tra- vail qu'il effectue.Par exemple,en cas d'expulsion de l'anhydride carbonique du calcaire il sera très petit,par exemple,d'I/4 de tour toutes les 6 minutes.
Le revêtement du four de réduction 1 peut être basique,neutre ou acide. Le revêtement du tambour 8 dépend également du travail à y réaliser. Il en est de même du tambour 10 Généralement de sim- ples matériaux réfractaires(chamotte )suffiront pour les tambours 8 et 10, parce que l'usure est très faible et que le refroidisse- ment par la matière à traiter dans les tambours protège le revê- tement d'une manière excellente. Vu que les gaz perdus sor- tent du four 8 à des températures d'environ 1000 c le travail subi par la tuyauterie de raccordement,respectivement par le cou- dé 9 est aussi très faible.
Au lieu de minerais de fer on peut traiter dans le four de réduction aussi d'autres minerais de mé- taux àd point de fusion relativement élevé,par exemple des minekais oxydés du nickel ou du cuivre, ou des produits métallurgiques correspondants, ou déchets, ou analogues.
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