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Procédé pour la fabrication de fonte dans un four à cuve.
Le traitement de minerais à faible teneur en fer, présentant une quantité importante de gangue acide, est réalisé, dans l'état actuel de la technique des hauts fourneaux, suivant deux procédés : ou bien - et ce de préférence pour la fabrication de fonte de mou- lage - suivant le procédé de fusion habituel " basique ", lequel fournit, pour une grande quantité de laitier et de ce fait une con- sommation élevée en coke, une fonte à faible teneur en soufre ; ou bien - et ce de préférence pour la fabrication de fonte Thomas - suivant le récent procédé appelé procédé de fusion " acide ", lequel, pour une quantité moindre de laitier et une plus faible consommation de coke, donne lieu à une fonte ayant une certaine teneur en soufre, laquelle fonte doit, après la coulée, être désulfurée, de préféren- ce au moyen de soude.
Dans ce procédé de fusion acide ", on renonce ainsi sciemment à enlever le soufre dans le haut fourneau et on éco- nomise du coke par rapport au procédé de fusion " basique " ;; en contre-partie cependant, la désulfuration de la fonte, après la cou- lée, constitue une opération indépendante et entraîne des frais sup-
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plémentaires.
L'objet de la présente invention est un procédé pour le trai- tement de minerais de fer, de préférence de minerais pauvres, lequel, en produisant des scories " acides 11, permet la fabrication d'une fonte à faible teneur en soufre directement dans le haut four- nées chauffé au coke, laquelle fonte ne doit ainsi plus être désul- furée après la coulée mais peut être conduite directement vers ses endroits d'utilisation comme cela se passe pour la fonte obtenue suivant le procédé de fusion " ba.sique ". ce résultat est obtenu, suivant l'invention, en traitant un lit de fusion contenant un lai- tier, présentant une certaine teneur en chaux, et donnant lieu à des scories dont la basicité (rapport CaO :
SiÛ2)' inférieure à 1,3, se situe de préférence aux environs de 1, Comme on le sait, la basi- cité des scories usuelles Il basiques Il des hauts fourneaux chauffés au coke, dont la teneur en alumine est d'environ 12 à 15 %, se situe aux environs de 1,5.
L'exemple suivant, déjà essayé en pratique, servira à illustrer la présente invention. C'est un lit de fusion d'une fonte de moulage dont le pourcentage en minerai de fer allemand, pourcentage rapporté a la teneur en fer du lit de fusion, se monte à 38,46 %.
Minerais suedois 27,15 % rapporté à la teneur en Fe minerais de Normandie 7,27 % " " " "
EMI2.1
binerais indigène (brut) 13 ,49 Q Il Il Il Il Il Scories 0,59% \1 Il il Il Il Fonte contenant de la chaux
EMI2.2
Laitier 51,05 à " Il Il u tt Mitraille 0, 45 " " " n Il
100,00 %
Le laitier renfermant de la chaux est un mélange formé par des minerais de fer allemands pauvres, de la poussière de haut fourneau, un produit concentré suédois et de la chaux ou des alliages de chaux. La chaux contenue dans le laitier constituait, dans l'exemple essayé, les 40 % environ de la quantité de chaux exigée par le lit de fusion.
Le restant de la chaux est amené dans le four par les
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minerais bruts intervenant dans le lit de fusion ou sous forme de pierres à chaux. Evidemment, le laitier peut renfermer plus de chaux, comme il peut en contenir moins.
Le four est alimenté par un laitier dont la basicité (rapport CaO : Sio2) a pour valeur 1,12 ;la quantité de laitier utilisée s'élève à 906 Kgs. par tonne de fonte, la consommation de coke à 1079 Kgs, par tonne de fonte.
L' analyse de la fonte de moulage a montré la présence des élé- ments suivants : 2,60 % Si ; 0,51 % Mn ; 0,921 % P ; 0,022 % S.
Il est de ce fait possible d'obtenir, d'une manière surprenan- te en traitant un lit de fusion renfermant un laitier ayant une certaine teneur en chaux et en formant des scories " acide ", une fonte à faible teneur en soufre, laquelle ne doit plus être désulfu- rée après la coulée. En outre, la consommation en coke nécessaire pour une quantité de laitier de 906 Kgs/t de fonte, est inférieure à celle nécessaire habituellement pour des lits de fusion dénommés lits de fusion étrangers avec environ 500 Kgs. de laitier, laquelle se monte à environ 1100 Kgs. pour une fonte de moulage.
La produc- tion en fonte du haut fourneau d'essai dépassa de 18 % celle obtenue avec des minerais identiques, où cependant le laitier ne contient pas de chaux, et même de quelques pour-cents celle obtenue avec des lits de fusion dénommés lits de fusion étrangers. Cela représente un énorme progrès dans la technique du haut fourneau, particulière- ment en ce qui concerne le traitement des minerais da fer pauvres.
L'économie en coke est très appréciable; ainsi par exemple pour des lits de fusion, où 30 % environ de la teneur en far proviennent de minerais allemands pauvres, la consommation de coke est réduite de 15 % par rapport à celle intervenant dans le procédé de fusion normal basique, sans chaux dans le laitier.
L'augmentation appréciable, environ 18 '%, du rendement entraî- ne une très nette réduction des frais de traitement, Par suite de l'augmentation du rendement ainsi que de la diminution de la consom- mation de coke, le nouveau procédé de fusion résout le problème du volume spécifique que doit présenter le haut fourneau.
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Le nouveau procédé de traitement se distingue fondamentalement ,au procédé " basique " usuel par le fait que, par suite de la pré- sence dans le lit de fusion du laitier renfermant de la chaux, la formation des scories est déplacee dans les zones supérieures du four, ce qui donne lieu, à côté d'autres avantages, à une bonne désulfuration de la -L'once par la formation d'une scorie Il acide ".
Il se différencie fondamentalement du procédé " acide " utilisé recemment par le fait que la fonte est désulfurée dans le haut fourneau même, de sorte qu'il devient inutile d'entreprendre une désulfuration difficile et coûteuse de la fonte après la coulée.
Les avantages déjà mentionnés d'économie de coke et d'augmen- tation du rendement lors du traitement d'un lit de fusion renfer- mant un laitier contenant de la chaux et donnant lieu à des scories " acides " peuvent encore être nettement augmentés par le soufflage (j'un air enrichi, d'une manière connue, avec de l'oxygène.
L'utili- sation d'un air enrichi avec de l'oxygène n'a pas jusqu'à présent, malgré des essais effectués dans un petit haut fourneau, été intro- duite dans la pratique car elle n'offre que des avantages insigni- fiants par rapport à une marche normale d'un haut fourneau utilisant de l'air atmosphérique. L'économie en coke et l'augmentation du ren- dament restent dans des limites très restreintes.
Le nouveau procédé décrit ci-dessus crée les conditions préa- lables nécessaires pour un traitement au moyen d'air enrichi en oxy- gène présentant vraiment des avantages, car le lit de fusion ren- fermant un laitier contenant de la chaux donne lieu à une forte élé- vation de la température du haut fourneau, malgré la diminution de la consommation en coke, par rapport au même lit de fusion où le laitier est exempt de chaux, or, une température élevée dans le haut fourneau est la condition préliminaire pour l'utilisation d'air enricni en oxygène, car alors effectivement la quantité de coke en moins dans la partie inférieure du four ne donne pas lieu à une reduction de la chaleur des gaz. perdus utilisée pour le tra- vail Clans la cuve.
Grâce à l'utilisation d'un laitier renfermant de la chaux, il est possible d'introduire une très grande partie de
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la quantité de chaux que nécessite le lit de fusion, dans le lai- tier et non pas sous forme de pierre à chaux, de sorte que les calories nécessaires pour la formation de l'acide carbonique ne doivent plus être amenées dans la cuve du haut fourneau. Naturel- lement de la chaux éteinte peut être chargée dans le haut fourneau afin de compléter la quantité de chaux déjà contenue dans le lai- tier présentant une certaine teneur en chaux, de sorte qu'absolu- ment aucun acide carbonique ne peut se dégager de la pierre à chaux.
Il apparaît comme très important de ne pas faire dans le haut fourneau, pour autant que cela soit possible, tous les trai- tements thermiques qui peuvent être exécutés à l'extérieur de celui-ci à l'aide de combustibles de moindre valeur, d'une part afin d'économiser du coke métallurgique de grande valeur et d'autre part pour augmenter autant que possible la puissance du haut four- neau par rapport à l'unité. de volume spécifique en m3. c'est dans ce sens que l'enrichissement de l'air de soufflage au moyen d'oxy- gène doit également être apprécié.
Afin d'éviter le plus possible toute perte d'oxygène coûteux, il est avantageux de souffler d'une manière connue, l'oxygène sépa- rément dans le haut fourneau. Dans ce cas, il est avantageux d'aug- menter la pression de l'oxygène insufflé, par exemple jusqu'à 1,5 à 2,5 atm., afin d'introduire celui-ci plus profondément dans le milieu du haut fourneau, donc d'agrandir autant que possible la partie travaillant intensivement dans la cuve du haut fourneau et faisant sentir son influence sur les matières introduites plus tard dans la cuve et d'accélérer ainsi le passage dans le four.
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