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" Procédé de traitement de minerais oxydés dans des fours à cuve électriques de peu de hauteur ".
Les fours à cuve électriques de peu de hauteur laissent s'échapper, en quantité relativement faible, un gaz de réduction, qui possède cependant un pouvoir calorifique élevé. En général, les fours à cuve électri- ques de peu de hauteur sont fermés pour le traitement de minerais de fer . Dans certains cas particuliers seulement, les fours à cuve du type spécifié ci-dessus restent ou- verts pendant le traitement,spécialement lorsque la natu- re particulière de la matière première l'indique . Un tel cas exceptionnel se présente, par exemple, lorsque des déchets de fer légers,des rouleaux de fils ,de fer barbe-
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lés et des matières de ce genre doivent être traitées métallurgiquement en même temps que du minerai de fer.
Pour le traitement de ce genre de matières premières, le four monophasé s'est avère particulièrement approprié, l'électrode supérieure de ce four étant suspendue cen- tralement dans l'axe du four et la seconde électrode de ce four étant,comme d'habitude , agencée comme électrode de fond. Bien que la perte du gaz dans ce four soit sup- portable au point de vue économique parce que le four. per- met le traitement, des déchets susmentionnés,il serait malgré tout très avantageux de pouvoir utiliser le gaz, qui prend naissance dans le four, traverse la charge en se dirigeant vers le haut et @ s'échappe par le gueulard ouvert) où il brûle en donnant une flamme éclairante.
La présente invention a pour but d'éviter cette perte de gaz et de permettre une marche plus économique du four à cuve électrique de peu de hauteur pour le traitement des matières premières encombrantes mentionnées ci- dessus. Suivant la présente invention, le four à cuve électrique de peu de hauteur est fermé et est raccordé à un four rotatif, par l'intermédiaire duquel la charge est amenée au four à cuve électrique . Comme le centre du four est occupé suivant son axe par l'électrode cen- trale,il n'est pas possible de disposer le four rotatif au-dessus du four électrique, de façon que le four rotatif introduise centralement la charge dans le four à cuve comme c'est, par exemple, le cas dans le haut-fourneau.
Le four rotatif est, par conséquent, avantageusement dispose sur le côté au four à cuve et à un niveau plus élevé que celui- ci. Deux conduites de chargement, venant du four débouchent rotatif sur les côtés du four à 'cuve lesquelles conduites servent à introduire la charge dans le four à cuve électri- que de peu de hauteur. Les ouvertures de chargement du four
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à cuve sont avantageusement ménagées de façon symétrique dans les parois du four, en sorte que la charge glissant dans le four n'exerce pas de pression unilatérale sur l'é- lectrode supérieure du four.
Le gaz s'échappant du four à cuve électrique est ame- né dans le four rotatif, où il est brûlé au moyen de vent.
La quantité de gaz produite est relativement faible, mais son pouvoir calorifique est très élevé . L'invention ne s'applique pas seulement au four à cuve électrique de peu de hauteur ouvert, mais aussi au four fermé en servi- ce, qui récupère, par conséquent,déjà les gaz du gueulard et permet leur mise en valeur en dehors du four de traite- ment métallurgique , Jusqu'à présent, il n'était pas d'usa- ge d'utiliser à fond le gaz pour le traitement métallurgi- que lui-même, ce qui serait beaucoup plus avantageux,et
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pour cette raison, la consommation de oonlus,t.bJ.e, 'sr cas de traitement de minerais supposée de bonne'qualité,' ne se chiffre pas seulement à environ 400,ks/tone de,,fon'6e produite, mais comprend également,, envirçkn-,Z'5ao,,Wh/tnne, minerais de En cas de/qualité médiocre , la consommation.
dxsn'e,rg.e peut encore augmenter Mais..si) ='contrai-. rement à la pratique utilisée jusqu'à présen.le'.charb'on est, suivant l'invention, brûlé sensiblaàfnb"qàn#à'µ%épent à l'état d'anhydride carbonique à Ilint*ériéur,,di4-'s7,t,me ',,li de traitement métallurgique, son po-4voïr.--cal-0,rîtiqg est entièrement utilisé dans ce système.,--"' Il est courant depuis de iongues..annÀèis#,14e#.;#çà%pi.lier ".' . ; .. >: . en four à cuve électrique auvert pour .^oi;e,i.,â:',1,- .ferroalliages, tels que le ferros...o::, ;e,otri,2,se,etc comme aussi, par exemple, pour la proéuçt.ï>oµ',)G.e.Jc0FbuFe¯" ji. de calcium.
Dans les fours de ce genrei - orilli',,,,,g%,1.' rieu ''. ' ,'t,1:.,,i', produit enté/renient du fer de différente;'';fqpr^4 our. dés raisons économiques, on en est arrivé cependant, il y a
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environ 20 anse à fermer le four à cuve électrique, pour autant qu'il soit employé à la production de fer, et les fours à cuve électriquess de peu de hauteur modernes tra- vaillent toujours fermés. Le gaz de gueulard formé a une valeur telle qu'en général on ne peut pas faire abstrac- tion de sa mise en valeur et, par conséquent, renoncer à fermer le four.
Il existe cependant des cas particuliers 'où l'ouverture du four se justifie .C'est le cas notam- ment lorsqu'on utilise des charges partiellement oxydées et qu'on emploie en même temps des charges de matières métalli- ques , en sorte que la consommation de charbon et, dès lors, la quantité de gaz produits est inférieure à celle correspondant au traitement de minerais oxydés seuls Sou- vent aussi, le four ne peut être fermé, parce que la ma- tière première a une forme tellement irrégulière qu'elle ne peut être introduite dans le four par les dispositifs de chargement entrant en ligne de compte dans les fours fermés.
Dans le fourà cuve électrique de peu de hauteur, on opère, suivant le procédé de la présente invention,par introduction de charbon à raison d'environ 400 kgrs par tonne de fer produite. 50 Kgrs. de charbon environ sont utilisés à la carburation de la fonte, en sorte que le gaz de réduction se forme à partir des 350 Kgrs. de char- bon restants. Jusqu'à présent, le pouvoir calorifique du charbon utilisé en four à cuve électrique n'était utilisé qu'à raison de 1/3 environ, c'est-à-dire que, des
7000 Kcal/Kg fournies, 2500 Kcal/Kgr seulement étaient effectivement utilisées.
Suivant le procédé de la présen- te invention, le charbon est, par contre, pratiquement transformé complètement à l'état 'd'anhydride carbonique dans le système de traitement métallurgique et, de cette manière, la presque totalité du pouvoir calorifique du charbon est utilisée.Comme on l'a noté ci-dessus on
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consommait dans la technique antérieure, à côté de 400 Kgrs.
de charbon, encore 2500 kWh par tonne ., Par contre) en opérant selon la nouvelle technique, on arrive à ne plus consommer que 100 kWh/tonne de fonte .Le supplément de con- sommation dans les procédés appliqués jusqu'à présent doit être attribué à ce que le charbon n'est utilisé,ainsi qu'on l'a noté ci-dessus,qu'à raison de 1/3 dans le système, tandis que 2/3 sont perdus et doivent être remplacés par de l'énergie électrique . Grâce au procédé suivant l'invention, le charbon est utilisé complètement et,par conséquent, la quantité d'énergie électrique supplémentaire à employer diminue .
Dans le four rotatif, le minerai subit un traitement préalable important. Il y est séché, grillé, préalablement réduit et aggloméré . Le minerai de fer entre dans le' four à cuve électrique de peu de hauteur avec le restant du charbon en ayant perdu préalablement la plus grande par- tie de son oxygène . Le minerai est déjà transformé en pro- portion importante en fer métallique avant son entrée dans le four électrique . Le restant est constitué par l'oxyde de le fer le plus pauvre en oxygène, c'est-à-dire l'oxydu de fer, FeO. Dans le four à cuve électrique, il ne reste plus donc pour qu'à effectuer la fusion/séparer le fer'des scories et un travail peu important de réduction.
Comme la charge a déjà à l'entrée du four à cuve électrique une température de 1000 C, la fusion ne nécessite plus qu'une consommation d'environ 500 kWh/tonne . Ce chiffre varie .évidemment 'quel- que peu . Pour des minerais très riches, on consomme un peu moins , tandis que pour des minerais plus pauvres/on consomme davantage , parce que pour ceux-ci la quantité de scories est plus grande . Un charbon de médiocre qualité augmente également la consommation de courant, car la grande quantité de cendres résiduaires de ces charbons doit être fondue .
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La consommation d'énergie s'éleva également, lorsque se présentent des conditions désavantageuses à l'opération dans le four, mais cette consommation ne dépasse pas 800 kWh/tonne. Si on tient compte de toutes les pertes, on arrive à une consommation totale d'énergie électrique ne dépassant pas 1000 kWh/tonne en chiffres ronds.
Le traitement au four électrique avait jusqu'à pré- sent l'inconvénient d'exiger, par suite de la grande con- sommation d'énergie nécessaire (2500 kWh/tonne), l'emploi de courant à meilleur compte . L'énergie électrique n'est coûteuse pas seulement particulièrement en général, mais est également le plus souvent rare, spécialement en hiver, en sorte que le développement du traitement métallurgique électrique a été fortement ralenti. Dans le cas du nouveau procédé, les conditions économiques sont cependant tout-à- fait différentes . La consommation de 400 Kgrs/tonne et de moins de 1000 kWh/tonne de fonte permet un développement étendu du procédé électrique de traitement métallurgique.
Il a déjà été signalé que le transfert de l'agglomérat du four rotatif au four à cuve électrique s'effectue avanta- geusement par deux conduites disposes de façon symétrique des deux côtés du four. Cet agencement est nécessaire pour que, d'une part, le four soit chargé uniformément, nais d'autre part;
aussi pour qu'il ne se produise aucune pres- sion irrégulière sur l'électrode supérieure Si¯, ce qui sait serait plus simple en soi, on n'introdui l'aggloméré du four rotatif dans le four à cuve électrique que par une conduite unique, comme cela a, par exemple, été proposé pour le four à cuve de peu de hauteur à oxygène, la charge ne glisserait contre l'électrode que d'un seul coté et exerce- rait sur celle-ci une pression latérale élevée, sans compter que le four ne se remplirait que de façon très irrégulière.
Malgré tout, même dans le cas où la charge est introduite
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par deux conduits,le chargement entièrement symétrique du four est encore insuffisant, car l'introduction de l'agglo- méré a lieu en deux endroits seulement du four, et qu'il se forme à ces endroits des cônes de déchargement vers l'in- térieur du four, Pour cette raison, on prévoit sur les deux venant parois latérales du four qui ne touchent pas aux conduites 7- du four rotatif, des portes de travail , à travers lesquel- les, de même que dans les gazogènes, on peut effectuer au moyen de ringards une répartition des agglomérés introduits latéralement.
Ce travail à la main s'est montré avantageux pour assurer la marche régulière du four.'De temps en temps la surveillant peut examiner la marche du four à travers les portes de travail et en cas de besoin répartir uniformé- ment l'aggloméré . Il est évident que lesportes, de tra- vail doivent être disposées à une hauteur, telle qu'elles restent en dehors du cône de déchargement formé lors de l'introduction des agglomérés.
Les portes de travail ont encore un autre rôle à rem- plir .De temps en temps, comme chaque homme de métier le sait, les électrodes se désagrègent .De petits mor- ceaux d'électrode tombent dans le four. et sont rapidement. consommés par l'oxygène du minerai . 0 Des morceaux plus importants doivent cependant être enlevés. Les portes de travail contribuent de façon notable à ce but.
Le four à cuve électrique de peu de hauteur travaillant,suivant le d' procédé de la présente invention, est avantageusement/une hauteur quelque peu supérieure à ce qui aérait strictement nécessaire, au point de vue de l'aggloméré . Malgré cela, il n'est pas plus haut que le four à cuve utilisé jusqu'à présent, car dans le mode opératoire suivant l'invention, seules la fusion du fer et des scories et la réduction finale du minerai se font dans le four à cuve électrique ,en sorte une très petite hauteur de chute seulement est néces- saire.
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Le procédé suivant l'invention peut aussi être appli- qué à la fusion d'autres minerais oxydés ,de la manière décrite ci-dessus pour les minerais de fer.
Il est parfois recommandé de n'introduire dans le four rotatif qu'une partie du combustible total, et d'intro- duire le restant directemant dans le four à cuve électri- que de peu de hauteur, Ce mode opératoireest avantageux lorsqu'il s'agit de traiter du charbon à gaz dans le four rotatif . Dans ce cas,on ne brûle pas dans le four rotatif la totalité du gaz, mais seulement une partie de ce gaz, et on utilise les gaz sortants pour la carbonisation du charbon à gaz. Les produits de la carbonisation se séparent aisément des gaz résiduels,En général , on n'introduit dans ce cas dans @ le four à cuve de peu de hauteur que des charbons maigres.
REVENDICATIONS.
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1. Procédé de traitement matallurgîqiie de minerais oxydés dans un four à cuve électrique de peu de hauteur, caractérisé en ce qu'on recueille les gaz de réduction on produits dans le four à cuve de peu de hauteur et/les intro- duit dans un four rotatif dans lequel ces gaz sont en vue brûlés de chauffer la charge à introduire dans le four à cuve de peu de hauteur par l'intermédiaire du four rota- tif.
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"Process for treating oxidized ores in low-rise electric shaft furnaces".
Low-height electric shaft furnaces allow a relatively small amount of reduction gas to escape, which however has a high calorific value. In general, electric shaft furnaces of low height are closed for processing iron ores. In certain special cases only, shaft furnaces of the type specified above remain open during processing, especially when the particular nature of the raw material indicates this. Such an exceptional case arises, for example, when light scrap iron, rolls of threads, barb iron-
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The material and the like must be metallurgically treated together with iron ore.
For the treatment of this kind of raw materials, the single-phase furnace has proved to be particularly suitable, the upper electrode of this furnace being suspended centrally in the axis of the furnace and the second electrode of this furnace being, as of usual, arranged as a bottom electrode. Although the loss of gas in this furnace is economically tolerable because the furnace. allows the treatment of the aforementioned wastes, it would nevertheless be very advantageous to be able to use the gas, which originates in the furnace, passes through the load heading upwards and escapes through the open throat) where it burns giving an illuminating flame.
The object of the present invention is to avoid this loss of gas and to allow a more economical operation of the electric shaft furnace of little height for the treatment of the bulky raw materials mentioned above. According to the present invention, the low-rise electric shaft furnace is closed and is connected to a rotary oven, through which the load is fed to the electric shaft oven. As the center of the furnace is occupied along its axis by the central electrode, it is not possible to place the rotary furnace above the electric furnace, so that the rotary furnace introduces the charge centrally into the oven. tank as is, for example, the case in the blast furnace.
The rotary kiln is therefore advantageously disposed on the side of the shaft kiln and at a higher level than this. Two charging conduits, coming from the furnace open rotatably on the sides of the shaft furnace, which conduits serve to introduce the charge into the electric shaft furnace from a small height. The loading openings of the oven
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tank are advantageously arranged symmetrically in the walls of the oven, so that the load sliding in the oven does not exert unilateral pressure on the upper electrode of the oven.
The gas escaping from the electric shaft furnace is fed into the rotary kiln, where it is burnt by means of wind.
The quantity of gas produced is relatively small, but its calorific value is very high. The invention is not only applicable to the oven with an electric tank of little height that is open, but also to the oven closed in service, which therefore already recovers the gases from the top and allows their use outside the oven. metallurgical treatment furnace, Until now it was not customary to use the gas thoroughly for the metallurgical treatment itself, which would be much more advantageous, and
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for this reason, the consumption of oonlus, t.bJ.e, 'sr case of processing minerals assumed to be of good quality,' does not only amount to about 400, ks / tone of ,, fon'6e produced, but also includes ,, envirçkn-, Z'5ao ,, Wh / tnne, ores of In case of / poor quality, consumption.
dxsn'e, rg.e can still increase But..si) = 'contrai-. Rely in the practice used up to present.le'.charb'on is, according to the invention, burnt sensiblaàfnb "qàn # à'µ% epent in the state of carbon dioxide in Ilint * ériéur ,, di4- ' s7, t, me ',, li of metallurgical treatment, its po-4voïr .-- cal-0, rîtiqg is fully utilized in this system., - "' It has been common since de iongues..annÀèis #, 14th # .; # this is% pi.lier ". ' .; ..>:. in an auvert electric shaft furnace for. ^ oi; e, i., â: ', 1, -. ferroalloys, such as ferros ... o ::,; e, otri, 2 , se, etc as also, for example, for the proéuçt.ï> oµ ',) GeJc0FbuFē "ji. calcium.
In furnaces of this kindi - orilli ',,,,, g%, 1.' rieu ''. ',' t, 1:. ,, i ', product enté / deny iron of different;' '; fqpr ^ 4 our. for economic reasons, we have come to it however, there are
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about 20 shackles to close the electric shaft furnace, as far as it is used for the production of iron, and modern low-rise electric shaft furnaces always work closed. The top gas formed has a value such that, in general, it is not possible to disregard its enhancement and, consequently, to dispense with closing the furnace.
There are, however, special cases where the opening of the furnace is justified. This is the case in particular when partially oxidized charges are used and when charges of metallic materials are employed, so that the consumption of coal and therefore the quantity of gas produced is less than that corresponding to the treatment of oxidized ores alone. Often also, the furnace cannot be closed, because the raw material has such an irregular shape that it cannot be introduced into the furnace by the loading devices taken into account in closed furnaces.
In the electric shaft furnace of little height, one operates, according to the process of the present invention, by introducing coal at a rate of approximately 400 kgrs per tonne of iron produced. 50 Kgrs. of coal are used for the carburization of cast iron, so that the reduction gas is formed from 350 Kgrs. of remaining charcoal. Until now, the calorific value of the coal used in an electric shaft furnace was only used at a rate of about 1/3, that is to say that,
7000 Kcal / Kg supplied, 2500 Kcal / Kgr only were actually used.
In accordance with the process of the present invention, on the other hand, the coal is, on the other hand, almost completely transformed to the state of carbon dioxide in the metallurgical treatment system and, in this way, almost all of the calorific value of the coal is. As noted above, we
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consumed in the prior art, next to 400 Kgrs.
of coal, another 2,500 kWh per tonne., On the other hand) by operating according to the new technique, we manage to consume only 100 kWh / t of cast iron. The additional consumption in the processes applied until now must be attributed to the fact that the carbon is only used, as noted above, at a rate of 1/3 in the system, while 2/3 is lost and must be replaced by electric energy . Thanks to the process according to the invention, the coal is used completely and, therefore, the amount of additional electrical energy to be employed decreases.
In the rotary kiln, the ore undergoes extensive pretreatment. It is dried, roasted, reduced beforehand and agglomerated. The iron ore enters the low-rise electric shaft furnace with the rest of the coal having previously lost most of its oxygen. A large proportion of the ore is already transformed into metallic iron before it enters the electric furnace. The remainder is constituted by the oxide of the iron which is poorer in oxygen, that is to say the oxide of iron, FeO. In the electric shaft furnace, therefore, all that remains is to perform the melting / separate the iron from the slag and a small amount of reduction work.
As the load already has a temperature of 1000 C at the entrance to the electric shaft furnace, melting only requires a consumption of around 500 kWh / tonne. This figure obviously varies somewhat. For very rich ores, we consume a little less, while for poorer ores / we consume more, because for these the quantity of slag is greater. Poor quality charcoal also increases power consumption, as the large amount of waste ash from such coals must be melted down.
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The energy consumption also increased when conditions were unfavorable to the operation in the furnace, but this consumption did not exceed 800 kWh / tonne. If we take into account all the losses, we arrive at a total consumption of electrical energy not exceeding 1000 kWh / tonne in round figures.
The electric furnace treatment has hitherto had the drawback of requiring, owing to the high energy consumption required (2500 kWh / tonne), the use of current at a lower cost. Electric power is not only particularly expensive in general, but is also mostly scarce, especially in winter, so that the development of electric metallurgical processing has been greatly slowed down. In the case of the new process, however, the economic conditions are quite different. The consumption of 400 Kgrs / ton and less than 1000 kWh / ton of cast iron allows an extended development of the electrical metallurgical treatment process.
It has already been pointed out that the transfer of the agglomerate from the rotary kiln to the electric shaft kiln is advantageously effected by two pipes arranged symmetrically on both sides of the kiln. This arrangement is necessary so that, on the one hand, the oven is loaded uniformly, but on the other hand;
also so that no irregular pressure occurs on the upper electrode Si, which would be simpler in itself, the chipboard from the rotary kiln is only introduced into the electric shaft kiln through a pipe unique, as has, for example, been proposed for the low-height shaft furnace with oxygen, the load would only slide against the electrode on one side and exert a high lateral pressure on it, not to mention that the oven would fill only very irregularly.
Despite everything, even in the case where the load is introduced
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by two ducts, the entirely symmetrical loading of the furnace is still insufficient, because the introduction of the agglomerate takes place in only two places of the furnace, and that there are formed in these places of the cones of discharge towards the in - interior of the furnace, For this reason, on the two coming side walls of the furnace which do not touch the ducts 7- of the rotary furnace, there are provided working doors, through which, as well as in the gasifiers, we can effect a distribution of the agglomerates introduced laterally by means of cores.
This manual work has been shown to be advantageous in ensuring the smooth operation of the oven. From time to time the supervisor can examine the operation of the oven through the work doors and if necessary evenly distribute the chipboard. It is obvious that the working doors must be arranged at a height such that they remain outside the discharge cone formed during the introduction of the agglomerates.
The working gates have yet another role to perform. From time to time, as every person skilled in the art will know, the electrodes fall apart. Small pieces of electrode fall into the oven. and are quickly. consumed by the oxygen in the ore. 0 However, larger pieces must be removed. Work doors contribute significantly to this goal.
The low-height electric shaft furnace working according to the method of the present invention is advantageously a somewhat higher height than what is strictly necessary from the point of view of the chipboard. Despite this, it is not higher than the shaft furnace used until now, because in the procedure according to the invention, only the melting of the iron and the slag and the final reduction of the ore takes place in the furnace. with electric tank, so only a very small drop height is required.
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The process according to the invention can also be applied to the smelting of other oxidized ores, as described above for iron ores.
It is sometimes recommended to introduce only a part of the total fuel into the rotary kiln, and to introduce the remainder directly into the electric shaft kiln of low height. This procedure is advantageous when it is necessary. This is to process coal to gas in the rotary kiln. In this case, not all of the gas is burned in the rotary kiln, but only part of this gas, and the outgoing gases are used for carbonization of the gas coal. The products of carbonization are easily separated from the residual gases. In general, in this case, only lean coals are introduced into the shaft furnace of a small height.
CLAIMS.
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1. Process for the matallurgical treatment of oxidized ores in a low-height electric shaft furnace, characterized in that the reduction gases are collected and produced in the shallow shaft furnace and / or introduced into a tank. rotary kiln in which these gases are burnt with a view to heating the charge to be introduced into the low-height shaft kiln by means of the rotary kiln.