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Procédé pour la réduction de minerais d'oxyde de fer dans des fours rotatifs.
Les fours rotatifs sont beaucoup utilisés dans l'in- dustrie chimique et métallurgique. Ces fours présentent d'or- @ dinaire une longueur considérable par rapport à leur diamètre, par exemple un four d'une longueur de 40 à 50 m. présente d'ordinaire un diamètre de 2 à 4 mètres. Les fours sont, dans la plupart des cas, chauffés à une seule extrémité par combustion de gaz, d'huile ou de charbon pulvérisé, lequel procédé peut, dans certaines opérations, causer des diffi- cultés dans le réglage de la température voulue d'un bout à l'autre du four.
Egalement, dans les opérations comportant un mélange de combustible solide à la charge passant à travers le four et une introduction d'air, pour la combustion de ce combus- tible, à une seule extrémité du four, on rencontre des dif- ficultés à régler la température dans toute l'étendue du four.
Quand on utilise des fours rotatifs pour des procé- dés de réduction dans lesquels le combustible solide tel que le charbon agit à la fois comme réducteur et à des fins de
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chauffage, comme dans la réduction des minerais d'oxyde de fer, on ne peut seulement introduire qu'une quantité limitée d'air, un grand excès d'air provoquant une température trop élevée à l'entrée du four et contrariant la réduction.
Suivant la présente invention, la réduction des mi- nerais d'oxyde de fer est effectuée exclusivement avec du combustible carboné solide, qui agit également comme réduc- teur, dans un four rotatif pourvu de tubes pour l'admission de l'air, lesquels tubes sont répartis sur l'étendue du four et passent au travers de ses parois, la quantité d'ir intro- duite par ces tubes étant telle que pratiquement tout l'oxyde de carbone formé au cours de la réduction est brûlé en acide carbonique à l'intérieur du four. A l'aide des tubes dont il vient d'être question, l'adnission d'air est répartie de telle manière que les conditions de combustion et par suite aussi la température, peuvent être réglées dans telles parties de l'étendue du four qu'on désire. En même temps, on peut em- pêcher des excès d'air locaux.
Il convient d'habitude d'utiliser plutôt beaucoup de tubes de faible diamètre que peu de tubes de de diamètre plus grand, et les tubes doivent, de préféren- ce, être introduits si loin à l'intérieur du four qu'ils pénètrent dans la charge quelle que soit la position du four - au cours de sa rotation.
Dans la plupart des cas, le four tournant n'est pas chargé au-delà du tiers de son voluP1e de matières à traiter.
Par conséquent, les tubes peuvent aboutir à l'axe du four ou s'arrêter plus près des parois.
L'introduction de l'air au moyen des tubes est géné- ralement réglée par le tirage du four, de préférence conjoin- tement à l'utilisation de soupapes à l'extrémité extérieure des tubes. Dans certaines conditions il peut être avantageux d'utiliser des soupapes automatiques, leur fonctionnement
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peut être régi,par exemple,par la pesanteur de telle maniè- re que l'air entre à certains moments au cours de la rota- tion du four.
Les températures utilisées dans la réduction des minerais d'oxyde de fer par le charbon sont généralement de l'ordre de 900 à 1100 C.
On a trouvé que l'acier au chrome à pourcentage élevé en chrome est une matière particulièrement appropriée pour la construction des tubes. A titre d'exemple on mentionnera qu'un acier au chrome à environ 30% de chrome s'est trouvé particulièrement bien approprié à cette fin.
Comme on l'a mentionné ci-dessus, l'oxyde de carbone, élaboré au cours de la réduction est brûlé en acide carboni- que à l'intérieur du four. Il est évident que ceci consti- tue un grand avantage au point de vue économie de chaleur, la combustion du CO en C02 étant, comme on le sait, une réac- tion fortement exothermique. Cette grande économie de chaleur s'acquiert, comme il a été indiquée sans aucune influence désavantageuse sensible sur la marche de la réduction. On a effectué, suivant l'invention, des réductions de minerais de fer tout-à-fait satisfaisantes, au cours desquelles ré- ductions le gaz quittant-le four était pratiquement exempt de CO.
La disposition relative des tubes dépend en général de la réaction que l'on doit effectuer et du but qu'on dési- re atteindre. A titre d'exemple, les tubes peuvent être disposés suivant une ligne hélicoïdale. Une plus grande ré- partition et une agitation de l'air entrant peuvent être ob- tenues à l'aide de dispositifs connus.
Outre l'admission par les tubes, on peut également introduire de l'air de la façon habituelle à l'extrémité du four, mais ceci présente des inconvénienêts dans beaucoup
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de cas à cause de l'oxydation de la matière réduite que peut provoquer la présence d'air à la sortie du four. Pour la mise en marche du four, il y a lieu de le chauffer à huile, . au gaz ou au moyen de brûleurs à charbon.
Un joint satisfaisant entre le four et la charge à traiter doit"être réalisé, de façon à empêcher l'air d'en- trer à cet endroit.
La matière quittant le four passe dans une garde hydraulique ou un autre dispositif empêchant l'air d'en- trer dans le four.
Un exemple d'un mode d'exécution du procédé est donné ci-après : EXEMPLE.
Un minerai de titane broyé contenant des oxydes de fer et mélangé avec du coke finement pulvérisé est envoyé dans un four rotatif, muni dc tubes comme décrit ci-avant.
La matière est maintenue à une température d'environ 1.050 C dans la partie la plus chaude du four, et on règle la tem- pérature par réglage de la quantité d'air introduite par les tubes. Dans la matière quittant le four, la plus grande partie du fer du minerai se trouve à l'état métallique. Le gaz quittant le four à la température d'environ 300 C a la composition suivante: 19,5% C02
1,1% CO le reste : N2
On entend par le terme minerais d'oxydes de fer, chaque fois qu'il est employé dans la présente description, des minerais dans lesquels le fer constitue le seul élément de valeur aussi bien que les minerais qui, outre le fer, contiennent d'autres éléments de valeur en proportions plus faibles ou plus grandes que celles du fer, tels que par exemple le titane ou le manganèse.
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L'utilisation de fours rotatifs pourvus de tubes passant au travers de leurs parois et destinés à l'admission d'air ou d'oxygène, est connue pour le grillage et pour la ré- duction de minerais au moyen de gaz.
Néanmoins, l'avantage obtenu par l'utilisation des tubes décrits ci-dessus avec du combustible uniquement 'solide et des agents de réduction n'a pas été atteint dans la réduction par les gaz. Si l'on opère la réduction par du gaz CO, une réduction n'est possible seulement qu'au- dessous d'une certaine limite déterminée par la proportion CO/C02 , suivant la courbe d'équilibre du système.