<Desc/Clms Page number 1>
Brevet d'invention. société dite ; société de Métallurgie Basset, S.A. Procédé et appareillage pour l'élaboration. de métal au four rotatif à partir de minerai, Priorité : Dépôt France, 8 Mars 1944.
Il est connu que l'élaboration de métal marchand au four rotatif à partir de minerais ferreux, a été réalisée jusqu'à ce jour sous la forme de fonte grise; pauvre en silicium, mais très pure, extraite par coulée liquide, avec production simultanée d'une scorie extra-basique constituant un ciment Portland ou une chaux hydraulique.
D'autres procédés ont été conçus pour traiter au four rotatif des minerais pauvres,.Bais le métal produit ne peut être coulé, reste à l'état de uloupes", dans la scorie solide, et présente une composition qui ne l'indique que pour servir de matière pour addition au four Martin et le destine, de préférence, à être repassé au hautfourneau, aux fins de carburation.
Par ailleurs, les tentatives de production directe d'acier affiné, en une seule phase, au four rotatif, ont toutes rencontra des problèmes de régula,rité de composition du métal et surtout de tenue du revêtement du four.
La présente invention a pour but de réaliser l'opération de réduction des minerais ferreux et de fusion du métal, dans un four rotatif, dans des conditions particulièrement économiques, tout en permettant l'utilisation d'un minerai quelconque, même pratiquement pauvre, et la coulée d'un métal à l'état liquide.
Conformément à l'invention, ces conditions de production économique sont réalisées par une élaboration métallurgique en milieu acide, au moyen d'un lit de fusion exempt, autant que possible, de chaux et autres fondants, et composé uniquement de minerai et de charbon de réduction, choisis de manière à fournir une scorie acide,
<Desc/Clms Page number 2>
infusible à la température d'élaboration et de fusion du métal. De cette scorie, dont la proportion est minimum, s'exsude le métal fondu.
Les caractéristiques opératoires essentielles du procédé sont définies ci-après:
1 ) Le choix du minerai et du charbon de réduction est orienté vers une teneur aussi faible que possible en fondants : chaux, magnésie, alcali, etc.., et vers un ra,pport "silice/alumine" optimum.
2 ) On n'effectue aucune addition de chaux au lit de fusion.
3 ) En cas de besoin, on ajoute à celui-ci du sable siliceux, ou équivalent, pour rendre la scorie plus, réfractaire.
4 ) Le four est chauffé par une flamme réductrice qui est alimentée au charbon finement pulvérisé, contenant, de préférence, aux environs de 12% de matières volatiles, et insufflé au moyen d'air préchauffé.
5 ) Le métal fondu, recueilli pa,r tous moyens appropriés à la sortie du four, est chauffé, pour être maintenu fluide, puis, après avoir été désulfuré à la soude, selon une technique en soi connue, il est traité dans une seconde phase dite "de conversion et d'affinage".
Sur le dessin annexé, on a représenté, en coupe longitudinale, un four rotatif aménagé pour l'applica,tion de ce procédé, et le convertisseur adjoint à ce four.
L'opération s'élabore dans un four rotatif 1, suffisamment long et légèrement incliné, tournant sur des rouleaux 2. Ce four est pourvu de deux revêtements, l'un 3, silico-alurnineux, en briques courantes, régnant sur la zone de réduction indirecte a-b, et sur la zone de réduction directe b-c, l'autre, 4, acide, de préférence formé de briques de silice d'aciérie, genre Dînas, montées avec les précautions nécessaires, et régnant de c en d vers la sortie du four et embrassant la zone de fusion e-d.- @
Le four est chauffé, dans les conditions sus-indiquées, par un brûleur à charbon pulvérisé 5, lequel est porté par un masque 6, obturant son extrémité inférieure.
La charge, composée uniquement par le minerai et le charbon de réduction, est introduite dans le four par une goulotte 7, qui débouche à l'entrée supérieure du four.
Cette charge est composée d'un lit de fusion contenant uniquement du minerai concassé grossièrement à des dimensions allant en moyenne, de la noisette au petit pois, et d'un léger excès de poussier d'anthracite ou de coke, dans une proportion correspondant sensiblement à 350 kg de charbon de réduction par tonne de métal.
La réduction s'opère comme dans le haut-fourneau, c'est-à-di- re partiellement par le carbone, d'une manière directe, et partiellement, indirectement, par l'oxyde de carbone ainsi formé.
La charge s'échauffe progressivement en cheminant en sens inverse des gaz de combustion qui s'échappent par un conduit d'évacuation 8, contrôlé par un registre 9, vers une cheminée 9a.
Le métal, fondu dans la zone chaude, de e en.9-, s'amasse à
<Desc/Clms Page number 3>
la partie inférieure du four, d'où il est évacué réguliérement à chaque rotation du four, - soit radialement, comme dans le cas de la figure, en passant dans un trou de coulée 10, pratiqué à travers le revêtement et l'enveloppe métallique du four, immédiatement en amont d'un barrage frontal 11, qui constitue redan annulaire, ré- trécissent l'ouverture inférieure, 12, du four,- soit encore en direction axiale en franchissant ce redan.
La scorie, peu fusible, s'amasse et vient s'agglomérer en un gros boudin, légèrement ramolli, qui s'allonge dans la zone chaude, se puddle en roulant sur lui-même et duquel s'exsude progressive- ment le métal fondu. Sous l'effet de l'inclinaison légère du four et de sa rotation, l'extrémité aval du boudin de scorie agglomérée escalade le redan annulaire 11, et s'évacue sur une large goulotte inclinée 13, par exemple en fonte, formant la partie inférieure du masque 6.
Cette scorie est dirigée vers un tambour rotatif, refroidis- seur 14, traversé par une circulation d'air froid destiné à la combustion et qui se réchauffe à son contact, cependant que la scorie devient fragile comme du verre et se fractionne; puis elle est concassée dans un concasseur 15, et passe dans un séparateur magnétique 16. La faible quantité de métal occlus dans cette sco- rie est ainsi récupérée et réintroduite, par un convoyeur 17, à l'entrée du four, dans le lit de fusion, ou encore refondue dans la poche de coulée, recevant le métal selon sa pureté et le moyen de chauffage dont on dispose pour cette poche, cependant que la scorie proprement,dite s évacue en 18, du séparateur.
Le métal fondu est constitué par un métal "sauvage" ni fonte ni acier, contenant environ 1,8 à 2% de carbone, 0,5 a 1% de silicium et une teneur en soufre qui, en général, ne dépasse pas -,5%.
Sa température de coulée est d'environ 1400 C. Il est maintenu li- quide et recueilli dans la poche mobile qui est conduite d'un mou- vement alternatif pour accompagner le jet de métal sortant du trou de coulée 10, à chaque rotation du four, Cette poche est chauffée électriquement par tout moyen approprié et peut etre avantageuse- ment remplacée par un four électrique, cylindrique 19, à électrodes axiales, qui est porté par un chariot mobile, pourvu de galets 20, et dont le mouvement est synchronisé avec celui du four,
Le métal ainsi conservé à l'état fluide, est dirigé vers un poste 21, de désulfuration à la soude selon la technique connue, cette désulfuration à la soude s'effectuant partiellement, d'abord dans la poche ou dans le four de réchauffage auxiliaire et, en se- cond lieu, s'il en est besoin,
dans la goulotte de transvasement 22, du métal au convertisseur d'affinage 23.
L'opération de conversion et d'affinage permettant de trans- former ce métal sauvage en un métal marchand, sera effectuée, sans sortir du cadre de l'invention, par tout moyen approprié, en par- ticulier pax l'application des procédés et de l'appareillage dé- crits dans les brevets belges :
N 454.920 du 14 Mars 1944. pour Procédé de traitement des fontes pauvres en silice et en phosphore dans le convertisseur; et '' n 456.645 du 5 Juillet 1944, pour "Appareil rotatif pour l'affinage des fontes, particulièrement des fontes pauvres en sili- ce et en phosphore, par insufflation d'air et d'oxygène", tous deux au nom de la demanderesse. ou encore, selon le mode habituel des aciéries, soit eu four
<Desc/Clms Page number 4>
Martin, soit au four électrique
EMI4.1
Le ;étz,1 affiné est recueilli Et 18. sortie 5L..: 3."-r:'. scur d?"ns un? poche :Le coulée 2L.
Il confient de rv-.iiC1'Ji qu'en c!S f± "à±#âiX, J.l :"bu cJ')ü.t3, soit eu lit de fusion, c:.c'2-t <.i ^¯..,¯N.¯ j:.l...l",'1-, 1, - ¯......¯., pc:,=' 'x2rß:le sous S5r:::.' ic ', 1 .." ::.. ,;o; rrl?".r 1 :, -. ¯ . j:': f:'"'l:o: 1,:' t?t rallo:1St:\r lé !-,I 1:.....-[" '...I.::t:.::- , 1' ¯.,¯ ¯ ¯, .' -:.= rëlr l J::l:?8rt,Lu.:-r¯- '= - 11=, :.:.. -- 1.' ',,",,:'. .. ..i" 1 t 0 r 1 L r..C: .' '.' ,s¯., , n o â W.'. ¯o¯r i ;u fou;". cl-'- addition est réglée pour obtenir une consistance voulue du laitier, lequel ne doit pas être liquide.
Grâce à cette marche en scorie légèrement ramollie, de point de fusion contrôlé, le revêtement acide, qui se garnit en permanence de scorie, se conserve intact pendant très longtemps.
On signalera également que, par la présence du registre 9, il est possible de diriger les gaz de combustion vers des chaudiè- res 25, pour coopérer à leur chauffage, un second registre 9b, con- trôlant ensuite le départ de ces gaz dans la cheminée. Les chau- dières alimentent en vapeur une centrale et un générateur d'oxygène 27, ce dernier relié au convertisseur 23, en particulier s'il est fait usage, pour l'opération de conversion, des procédés et de l'appareillage faisant l'objet des demandes de brevets précitées.
Les avantages techniques et économiques qui sont obtenus par l'application de la présente invention sont les suivants :
1 ) Le débit du four rotatif est porté, approximativement, au double de celui que donne ce four exploité par un procédé en milieu extra-basique,, en raison de la haute économie de calories qui est assurée : par la marche sans l'adjonction de castine au lit de fusion, d'ou ressort l'économie de la chaleur de décarbonatation du carbonate de chaux, - par la marche acide conduisant l'obtention d'un laitier minimum, - par la réduction correspondante de la quantité de calories perdues, emportées par les gaz dans la cheminée, - et par la moindre quantité de chaleur emmenée par la scorie, d'importance minimum, à la sortie du four.
2 ) Le lit de fusion présente un rendement élevé, en raison de la réduction de la proportion de scorie due à l'absence d'addition de chaux. De plus, les dépenses de matières premières sont réduites corrélativement pour le lit de fusion.
3 ) De même, l'économie de combustible est substantielle puisque, pour l'obtention d'une tonne de métal, la consommation n'est que de l'ordre de 350 kg environ de poussier d'anthracite pour la réduction, et de 500 kg de charbon pulvérisé, à 125 de matières volatiles, pour le chauffage.
4 ) On peut utiliser des combustibles déclassés, de bas prix, et l'on peut traiter des minerais très siliceux et pauvres, tout en n'éliminant, après traitement, qu'une proportion minime de scories.
5 ) La production de gaz perdus est faible et les calories latentes et sensibles de ceux-ci sont plus facilement récupérables aux fins de séchage de la charge du four et de préchauffage de l'air.
EMI4.2
6 ) Le four travaille â une allure froide corùm-- les hc-uts- fourneaux à b ois.
<Desc/Clms Page number 5>
7 ) Le revêtement est d'une tenue facile grâce à sa garniture constante de scnrie.
8 ) Le four offre, grâce au procédé, une grande souplesse de marche et la conduite en est facile, cependant que son Installa,tion, réduite et peu coûteuse, peut être réalisée, d'une façon rentable, même à échelle réduite.
Résumé,
1 ) Un procédé pour l'élaboration de métal au four rotatif à partir de minerai, permettant l'utilisation d'un minerai même pratiquement pauvre et la coulée d'un métal à l'état liquide,- caractérisé en ce que l'élaboration métallurgique est effectuée en milieu acide, au moyen d'un lit de fusion exempt, autant que possi- ble, de chaux et autres fondants et composé uniquement de minerai et de charbon de réduction, choisis de manière à produire une scorie acide, infusible à la température d'élaboration et de fusion du métal, et de laquelle s'exsude lemétal fondu, lequel, recueilli et maintenu fluide par chauffage à la sortie du four, est désul- furé et traité dans une seconde phase dite de "conversion et d'affinage" pour être transformé en métal marchand.
2 ) Un procédé selon 1, caractérisé en ce que le choix du mi- nerai et du charbon de réduction est orienté vers une teneur aussi faible que possible en fondants : chaux, magnésie, alcali, etc.., et vers un rapport "silice/alumine" optimum.
3 ) Un procédé selon 1, caractérisé en ce que, en cas de besoin, on ajoute au lit de fusion, du sable siliceux ou équivalent, pour rendre la scorie plus réfractaire.
48) Un procédé selon 1, caractérisé en ce que le four est chauffé par une flamme réductrice qui est alimentée au charbon finement pulvérisé, contenant, de préférence, aux environs de 12% de matières volatiles, et insufflé au moyen d'air préchauffé.
5 ) Un mode d'exécution du procédé selon 1, caractérisé en ce que l'opération terminale de conversion et d'affinage est réalisée par application des procédés et de l'appareillage décrits dans les brevets ? 454.820 du 14- Mars 1944 pour "procédé de traitement des fontes pauvres en silice et en phosphore dans le convertisseur et N 456.645 du 5 Juillet 1944 pour "Appareil rotatif pour l'affinage des fontes, particulièrement des fontes pauvres en silice et en phosphore, par insufflation d'air et d'oxygène.
6 ) Pour la mise en pratique du procédé selon l'un quelconque des points précédents, un four rotatif pourvu de deux revêtements, l'un silico-alumineux, en briques courantes, régnant sur la zone de réduction indirecte et sur la zone de réduction directe, l'autre, acide, régnant vers la sortie du four et embrassant la zone de fusion.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.