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Publication number: BE486977A
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Description

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Procédé et appareil pour 10 traitement des minerais et c#u-
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bustibles et 1* élaborât ion des métaux, --¯.¯-- 1 - -- - - 1 --
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Le, réduction des miner±1s d fer s'obtient dans les hauts fourneaux en chargâfent dans ces appareils un mélange de mine- rai en roche at de coke métallurgique. Le, réaction capitale est la réduction de Fe2 03 en 'FeO et PS per l'oxyde de car bons.

Pour que cette résction ait lieu, il faut un temps de contact prolongé entre le minerai et les gsz réducteurs.

Pour faciliter catte réaction, on 2 été conduit à, cons- tituer des appareils très volumineux, de très grande hauteur et qui sont pmr suite très coûteux.

On a traité égalaient ds,ne 1{-1 luts fourneaux divers
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résidus ferreux tels que la tournure de fer, les ferrailles,
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sic,.. généralement mélangée ux minerais.

Cette =ddtion de produits ferreux se traduit par une ré- duction assez faible de le consommation de coke. r

Si par exemple avec des charges d'un minerai à 35% do fer la consommation de coke est de 1.000 K par tonne de fon- te, cette consommation ne devient guère inférieure à 800K lorsque le lit de fusion contient 50 % et plus de ferrailles.

Les fontes obtenues au haut fourneau sont toujours à gros éléments de graphite ; l'emploi direct de ces fontes en fonderie est très délicat, et leur fusion au cubillot de fon- derie donne encore des fontes mécaniques de second choix. On éprouve les plus grandes difficultés en particulier pour ob- tenir avec ces fontes la texture perlitique qui est de plus en plus imposée,pour de nombreuses pièces de fonderie.

Le procédé suivant l'invention consiste à obtenir une réduction très avancée des oxydes dans un premier four dans lequel on charge soit les minerais fins préalablement aggle- mérés avec un combustible, soit les matières métalliques oxy- dées. Ces matières sont portées dans ce four à une tempéra- ture qui peut atteindre 1.000 et sont soumises à l'action de gaz généralement beaucoup lus réducteurs que les gaz de hauts fourneaux.

Dans ces conditions, l'oxyde de fer par exemple est sou- mis à une réduction qui peut être dans certains cas complète.

On traite elors les agglomérés ou les matières métalli@- que$ mélangées d'un combustible dans un deuxième four de fu- sion dans lequel on insuffle un fluide oxygéné réchauffé à haute température. Comme fluide oxygéné, on peut employer de l'air réchauffé à des températures qui pourront être nette- ment inférieures à celles des haute fourneaux, par exemple 600 ; on pourra utiliser éventuellement un mélange d'air et d'oxygène ou d'oxygène et de vapeur d'eau ou une combinai- son de ces divers fluides.

L'air chaud est introduit dans le four de fusion par des tuyères analogues à celles du haut fourneau. Dans ces

conditions, on réalise dans l'ouvrage de l'appareilune température extrêmement élevée de l'ondre de 1.000 et en obtient des gaz beaucoup plus riches en 00 que dans le haut fourneau.

Avec l'emploi de l'air chaud seul, ces gaz pourront avoir 32 à 35% de CO. Par l'emploi de fluides plus oxygènes eu d'oxygène,le teneur en CO augmentera considérablement et pourra atteindre ou dépasser 70 %.

Dans l'ouvrage du four s'achève la réduction des oxy- des ; le fer se carbure et la fonte est évacuée à la base du four avec le laitier provenant de la gangue du minerai et des cendres des combustibles ; ces matériaux étant éventuellement Additionnes d'un fondant calcaire ou siliceux.

La fonte ainsi obtenue est toujours à grain fin, avec graphite en petits éléments ; elle peut être utilisée direc- tement pour la coulée des pièces demandant de hautes que,.- lités. Le fonte est obtenue au four de fusion à un prix net- tement plus bas qu'au haut fourneau. Par exemple le traite- ment des ferrailles au four de fusion permet d'obtenir la fonte avec moins de 170 K de coke par tonne de;métal.

Le traitement des agglomérés ou matières métalliques pourra être ainsi réalisé dans un four de fusion de faible hauteur. Les gaz extraits du four seront utilises dans le four de réduction ; une fraction de ces gaz pourra être in- jectée en divers niveaux de ce four pour créer 1' atmosphère réductrice désirée La. figure I montre en coupe et schématiquement à titre d'exemple non limitatif un ensemble d'appareils permettant la. réalisation pratique de l'invention.

A représente le four de réduction et B le four de fusion
Dans le four de réduction, les agglomérés de minerei

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<3t charbon sont chargés en I à la psrtie supérieure du four. A quelques mètres en dessous du chargement, le four présente la. zone de chauffage 2 qui est réalisée c5.:nE; l'exemple con- sidère en injectent par des tubes 3 qui traversent le four de petites quantités d'air chaud distribue par des orifices de
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fuiolsî diamètre 4.

Cet air chaud provoqua la combustion par- tielle du gaz traversant le four et porte les matériaux char- gés à une température pouvant atteindre 1.000e Au- dessous de cette zona de chauffage, se trouve la ze- ne de réduction dans laquelle on injecte les gaz réducteurs
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provenant par exemple du four do fusion B. Dans notre exem- ple ces gaz sont injectés par une série de tubulures 5 qui- distantes et percées de petits orifices destines à assurer une répartition corrects du gaz dans la masse chaude des ag@
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glomérés.

Une deuxième sone inférieur de chauffage est réélises en faisant traverser le four de réduction A par des tubes
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6 en alliage réfractaire portai au rouge par la combustion dans le chambre 7 d*une fraction de gaz du four de fusion B.
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Au-dessous de cette deuxième zona de chauffage ^t ds préférence a le bise du four, on ¯s, c de? gaz froids à haut pouvoir réducteur, gaz introduits par la tubulure tell
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que a. Cas gas dans le four en refroidissant les agglomérés qui sont évacues à la. base du four A par un dis-
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positif quelconque tal que le clapet 9.

A la. partie supérieure du four de réduction A, on extrait
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des ifaz réducteurs à température peu élevée qui renferment éventuellement les hydrocarbures provenant de la distilla-
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tic des matières volatiles contenues dans leà agglomérés.

Ces gaz peuvent être aspirés par un ventilateur tel que 10 et renvoyés dans un séparateur dégcudronneur 11. Ils peuvent ensuite être utilisés pour divers besoins thermiques.,

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Les agglomérés extraits du four de réduction A sont chargés dans le four de fusion B.

Dens l'exemple considéré, ce four de fusion B est cons- titué par un cylindre vertical ; il porte à la base des tu-
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yères à circulation d'egu 13 ,perttnt l'introduction du fluide oxygéné réchauffé à. h&ute température. Lu four B ports-f à se partie supérieure un cens de chargement 12 recevant les
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agglomérés mélangés éventuellement d'un fondent. Ce four B est refroidi sur sa partie extérieure par ruissellement d'eau à l'aida d'un tore de distribution 14. La fonte est coulée à la base du four par un trou de fonte 15, tandis que le lai-
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trier est évacué par un orifice supérieur 16.

Les gaz peuvent être extraits du four de fusion B par
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un ventilateur 17. Une fraction des gaz est envoyée an four de réduction A par uns tuyauterie 18, le resta étant dispo-
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nille pour divers usages thermiques. Le réchauffage des flui- des ê lieu dans le richëtlff1X!' 1. liït:r:,F-' en ?é;; par 1fi tuyauterie 1. Les fluides oxygénés froids sont introduits dans le réehauffour 19 par la tubulure 22 et ls fumée- éva- cuées par la cheminée 20. Les fluides oxygénés chauds sont
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envoyés par la. tuyauterie 23 zou tore 24 qui distribua ces fluides au four ds fusion B par les tuyères 13.

Le procédé et l'appareil ci-dessus décrits peuvent tre
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utilisés pour obtenir la réduction d'autres oxydes de mé- taux non ferreux renferment per exemple du zinc, du ni ksi, du cobalt, du mangsnèse, du chrome, etc...

Dans ce cas, les agglomérés qui sortent du four de
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réduction A donnent dans le four de fusion B les métE''lix fondue ou volatilisés. Le volatilisation est complète dans le cas de traitement d'agglomérés renfermant du zinc. Si le four de fusion est soufflé avec un fluide oxygéné à faible
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teneur en zota, la. concentration du zinc métal augmente

dans les gaz, ce qui facilite la condensation de ce métal.

Le four de fusion peut être alimenté avec de l'air ré-
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chauffé à une n ji' : v;'' ""':n,"';.lC1i'1''"1+ inférieure à celle des hauts fourneaux, et qui peut etre de l'ordre de 600*1 eû avec un méll1g d'g-.ir Cl'lEUd et d'oxygène, ou d'oxygène 3t de vapeur d'es.u C ol1venë.1zleDent réchauffés. III peut tre égale- ment soufflé avec un fluide oxygéné '* mélangé de mazout.

Le four de réduction recevra généralement le gaz prove-
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nant du four de f1J.f i .:Y\;, u' G'11 ce four, 13s phénomènes de ré- duction seront d's>utf.nt plu? rapides que la tsneur en CO des G.'.êi,:3 intr odui ts sers .plus élevée.

Le même procède est urà.l.?'bl pour le traitement de mi- l'1TE.i5 complexes renfermant notamment du zinc, du plomb, du cuivra, (1 l'.>.tc.171, de l'or, d ( l'argent.

Dend ce cas, les agglomères sortant du four de réduc- tion sont ciw-rgé-s dans 1 four de fusion. Le cuivre et éven- tusllament les miteux précieux SB ressemblent dans une matte à la laase de l'appareil et les mété'Û1x tôles que le sine, le plomba l'étain sont volatilisés et extraits à la partie su- périeure du four avec les gaz réducteurs.

Le procédé permet d'obtenir des fontes de haut qualité avec lee déchets métalliques plus ou moins oxydés, tels que
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les tournures de fer préalablement 'bxores.

Les tournures ou les copeaux broyés sont agglomérés avec un combustible et traites dans la four do réduction.
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Leur traitement ultérieur dents l, four da fusion donne due la fonte totalement désoxydee.

Si en alimente four " t..:1 es> agglomérés Si en alimente le four de , ;d ., , ¯ C t , '.t1 avec ']0S agg omercs forces ... obtient des agglomèfL1r11i d C'.;'2îlétll'a $clf; 72'¯1''.'é^l, qui peuvent 4tre utili- rés cËrbais0s d r.xl?? résist2nce qui pcuvent 1tre utili- ses pour de nombreux usages et notamment en remplacement du coke dans les fours .métallurgiques.

Le fusion des ferrailles seules non oxydées dans le four de fusion donne des fontes à caractéristiques mécaniques élevées ; cette fusion peut être réalisée en utilisant les combustibles les plus divers tels que 13 coke, l'anthracite, les agglomérés provenant du four de réduction.

Le four de réduction peut,être utilisé pour assurer la carbonisation directe des combustibles syent une tenue con- venable au feu, tels que: le bois, les lignites, les agglo- mérés de charbon divers. On obtient par ce traitement des combustibles carbonisés tels que : le charbon de' bois, les semi-coke, etc... et des .' sous produite de valeur tels que le goudron, le gaz, etc.. la gaz produit par le four de réduction peut être recy- clé dans ce même four lorsque cet appareil fonctionne mal.

Claims

RE S U M E La présenta invention vise : 1 ) un procédé consistant à traiter les minereis ou me- tièros métalliques généralement agglomérés avec un combus- tible dans un four de réduction, à une température pouv&nt atteindre 1.000 , en présence de gaz réducteurs, et à fondre ensuite cas produits dans un four de fusion vertical, de fai- ble hauteur, sous l'action de fluides oxygénés réchauffés à haute température.

2 ) un ensemble d'appareils comprenant : a) un four vertical de réduction dans lequel les matiè- res sont portées à une température pouvant atteindre 1.000# par un dispositif de chauffage approprie, ce four recevant d'autre part un gaz réducteur. b) un four vertical de fusion de faible hauteur recevant <Desc/Clms Page number 8> les produits extraits du four de réduction, le four étsnt soufflé à sa basa par un fluide oxygéné réchauffé à haute température.

3 ) Le soufflage du four de fusion avec un fluide oxy- EMI8.1 gens tel que l*?.ir réchauffé à une température généralement inférieure à 7 , un mélange d'air et d'oxygène ou d'oxygè- ne et de vepftur d'eau ou per un fluide oxygéné et de mazout introduit par les tuyères du four de fusion.

4 ) L'alimentation du four de réduction par de? @ @ gaz réducteurs provenant généralement du four de fu- sion. EMI8.2

5 ) Traitement dans les conditions du 1 de miner ri s do fer, de manganèse, de chrome, été... agglomérés avec un combustible tel que du charbon, les agglomérés étant portés EMI8.3 ensuite à. une température peuvent 8tteihd,..o 1,000 en présen- ce do gas réducteurs puis étant cftcrgéa dans un four verti- Cê-,1 de faible heutsur soufflé par un fluide oxygéné réchauf- fé à une température plus ou moins élevée et généralement in- férieure à celle des D.b1w'.tS fourneaux, cet appareil ayent pour effet de provoquer la fusion des grains de métal , de les rassembler dans le creuset de l'appareil d'où ils sent éva- EMI8.4 cués sous for oie de fonte ou de fe:r!'os-alliE>g3S.

6 ) Le traitement dans les marnes conditions de minerais oxydés de zinc donnant dans le four de réduction le réduc- tion de Zno en Zn et dans le four de fusion la volatilisa- tion du zinc qui peut être recueilli à l'état métallique.

7 ) Le traitement dans les conditions du 1 de mine- rais complexes renfermant par exemple du zinc, de l'étain, du plomb, du cuivre, du fer , avec concentration du cuivre et des métaux précieux dans une mette et volatilisation du sine, de l'étain, du plomb.

8 ) Le traitement dans les mêmes conditions du 1 de EMI8.5 tournures de fer ou de fonte plus où moins oxydées, agglomé-k <Desc/Clms Page number 9> réesavec un combustible non carbonisé, les agglomérés étant traités dans un four de réduction, puis dans un four de fu- sion.

9 ) Le traitement des ferrailles plus ou moins oxydées par réduction de l'oxyde de fer dans un four de réduction et production de fonte dans le four de fusion.

10 ) Le traitement direct dans le four de fusion de ferrailles non oxydées en présence de coke ou d'un combus- tible tel que l'anthracite ou d'agglomérés obtenus par la cuisson dans le four de réduction d'agglomérés formée de combustibles sens addition de minerai.

11 ) Le traitement des minerais fins et l'élaboration des métaux dans les conditions du 1 ) par l'utilisation d'ag- glomérés formés de minerai fin et de charbon, la fusion des agglomérés préalablement traités eu four de réduction permet- tant d'obtenir les métaux sans dépense de coke métallurgique ou avec un minimum de ce combustible.

12 ) La production simultanée de métaux fondus ou vo- latilisés et de gaz à pouvoir calorifique élevé qui avec l'emploi de fluides oxygénés dans le four de réduction don- nent des gaz à haute teneur en CO et H2 utilisables pour la production des carburants de synthède.

13 ) La production de fontes de haute qualité obtenues soit à partir de produits ferreux oxydés traités eu four de réduction et au four de fusion, soit à partir de ferrailles non oxydées traitées directement au four de fusion.

14 ) Le traitement direct dans le four de réduction de combustibles non carbonisés tels que : le bois, les lignites etc... en vue de la production de charbon de bois, de semi- coke et de sous produits de valeur tels que ; le goudron, le gaz, etc...