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TRAITEMENT SIDERURQIQUE DES MINERAIS PAR EXEMPLE .DES MINERAIS .DE FER.
Suivant ce procédé, on introduit le plus uniformément possible en correspondance avec le débit, par exemple par éclusage, un mélange briqueté de minerai en petits grains, d'un combustible également en petits grains, par exemple de la houille, et d'un liant, par exemple de la chaux, de l'argile, de la marne ou du brai, dans un four à cuve où la distance entre deux rangées de tuyères à vent se faisant face est d'environ 3 m ou moins de 3 m, et on fond ce mélange en maintenant une hauteur de charge de 2 à 6 m au-dessus du niveau des tuyères, tandis que l'on récupère par condensation les goudrons de distillation des gaz de gueulard.
Les avantages de la présente invention résident en ce que l'installation des fours est sensiblement moins haute que celle des hauts-fourneaux habituels, que le minerai de fer en petits grains ne doit pas être agglutiné et.qu'on peut utiliser un combustible brut, non cokéfié et dont le choix est très varié. L'amenée uniforme de la charge a pour heureux résultat de maintenir à 1 'intérieur du four la colonne de la char- ge pratiquement à la même hauteur et d'éviter ainsi des irrégularités dans l'allure du four.
Suivant l'invention on combine le traitement sidérurgique du mine- rai avec la distillation du combustible incorporé. Cette distillation a lieu dans la partie supérieure du four à cuve. Etant donné la très faible hauteur du four, il est également possible d'utiliser pour le briquetage un liant ayant une tendance à se ramollir, comme par exemple du. brai. Il est avanta- geux de maintenir la hauteur de la charge du four aussi réduite que possible,
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de manière que la distillation, qui a lieu dans la zone supérieure du four, de même que la réduction et la distillation qui s'opèrent dans la zone inférieure, soient encore réalisées avec certitude.
Un autre avantage de l'invention est que le liant servant au bri- quetage des briquettes est obtenu entièrement ou partiellement, du processus lui-même. A cet effet, on condense ,en deux stades les goudrons de distilla- tion, retirés des gaz de gueulard. Dans le premier de ces stades on obtient un goudron épais, c'est-à-dire un goudron qui à la température de 15 C ést visqueux à solide, tandis que dans le deuxième stade c'est un goudron liquide qui se dépose. Le goudron épais obtenu dans le premier stade est utilisé com- me liant pour les briquettes de minerai et de combustible, de sorte qu'on ne dépend pas de la livraison de liants étrangers.
Lorsque le liant n'est constitué qu'en partie par du goudron épais, obtenu de la façon précitée, il peut consister pour le reste, par exemple, en marne ou en chaux.
On peut également dépoussiérer le gaz de gueulard, par exemple dans une chambre, avant la condensation, ce qui est avantageux lorsque le gaz de gueulard contient beaucoup de poussière.
L'invention donne en outre la possibilité d'un choix du combusti- ble beaucoup plus étendu que jusqu'ici; on peut notamment utiliser enre au- tres une houille qui n'est pas appropriée pour la fabrication du coke métal- lurgique, comme par exemple la houille à gaz ou la houille flambante à gaz.
La houille entre en premier lieu en ligne de compte en tant que combustible. Il est également possible d'utiliser d'autres combustibles so- lides comme par exemple le lignite en diminuant de préférence dans ce cas la teneur en eau de ce dernier par un séchage préalable. Il est, d'autre part, également possible d'utiliser des houilles jeunes, se trouvant à la limite entre la houille et le lignite. Enfin, on peut encore utiliser de la tourbe séchée. Tous ces autres combustibles sont employés soit seuls.,avec un liant ayant un pouvoir agglutinant, soit mélangés à de la houille et de préférence à de la houille à pouvoir agglutinant. Dans ce dernier cas la quantité du liant peut être diminuée, les briquettes tenant en majeure partie grâce au pouvoir agglutinant de la houille.
Lorsque néanmoins le pouvoir agglutinant de la houille est trop grand, c'est-à-dire lorsque les briquettes se soudent entre-elles pendant la distillation ou le chauffage consécutif dans le four à cuve, il est préférable d'employer des houilles maigres, c'est-à-dire que pour la fabrication des briquettes le combustible sera en partie constitué par de la*houille à pouvoir agglutinant et en partie par de la houille maigre.
Le : calibre des grains du minerai se situe de préférence entre 0 et 10 mm., en particulier avantageusement entre 0 et 3 mm. Celui des grains de houille, de préférence, entre 0 et 5 mm. Pour autant que ces matières ne soient pas naturemlement de cette dimension, il faudra les réduire avant le briquetage.
Il n'est pas toujours nécessaire de briqueter l'entièreté du mi- nerai à traiter. Au contraire, il est également possible dans certains cas d'introduire une partie du minerai sous forme de morceaux dans le four. Dans ce cas, on choisit de préférence les dimensions des morceaux de minerai telles que le diamètre moyen des plus grands de ces morceaux soit à peu près égal à celui du diamètre moyen des briquettes, tandis que le diamètre des plus petits de ces morceaux devrait être d'environ 5 à 10 mm. Afin de rédui- re au minimum le danger de bris et d'effritement des briquettes, on les fa- brique de préférence en leur donnant une forme à coins et bords arrondis ainsi qu'une surface courbe, par exemple comme les boulets ovoïdes.
Le volume des briquettes ne dépassera de préférence pas 300 cm3 et il est particulièrement avantageux qu'elles aient un volume de 40 à 80 cm3.
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On peut asusi utiliser comme liant pour le briquetage, de la chaux éteinte. Dans ce cas les briquettes sont séchées et durcies à l'aide de gaz à teneur en CO2, avant d'être introduites dans le four à cuve. lors- qu'on utilise comme liant de l'argile ou de la marne il faut que ces matières soient finement broyées avec le produit à briqueter, avant le mélange. Pour que ces matières puissent développer entièrement leur pouvoir liant lors du briquetage, elles doivent être utilisées à l'état humide, c'est-à-dire avec une teneur d'environ 6 à 10 % d'eau et c'est pourquoi. il faut que ces bri- quettes soient séchées avant leur entrée dans le four: Le, four peut fonctionner avec vent chaud, c'est-à-dire à l'air chaud.
Dans ce cas, il n'est pas toujournécessaire de travailler à la température habituelle des hauts-fourneaux; bien plus, il suffit souvent de chauffer le vent à une température de 500 C environ. Il peut aussi être très intéressant d'enrichir en oxygène le vent du four et dans beaucoup de cas, il est même possible de faire fonctionner le four avec du vent chaud.
Dans un mode 0.1 exécution avantageux de la présente invention, le procédé peut être réalisé dans un four à cuve de section transversale rectan- gulaire, la distance entre deux des côtés opposés n'étant alors pas supérieure à 2 m, tandis que les tuyères à air sont disposées toutes ou en grande partie sur les côtés longitudinaux du rectangle; il y a donc à l'intérieur du four deux côtés du rectangle d'environ 2 m ou moins, les deux autres côtés étant plus grands.
La faible distance entre les bouches des tuyères présente le grand avantage que le vent, ou le gaz formé par le vent, ce qui est important avec une faible hauteur de charge dans le four, pénètre jusqu'au milieu du four et atteigne ainsi toutes les parties du combustible. La pénétration du vent ou du gaz formé par ce dernier est facilitée par le fait que la charge se pré- sente en grains de dimensions uniformes.
La température du gaz de gueulard doit être assez élevée pour é- viter une condensation du goudron de distillation, dans ;le gueulard du four.
Les dessins annexés représentent à titre d'exemple, différentes formes d'exécution du dispositif pour l'exécution du procédé suivant la pré- sente invention. Fig. 1 est -en coupe longitudinale par le milieu, un four à cuve à chargement par tuyau d'alimentation central et à évacuation des gaz de gueulard. Fig.2 et 3 montrent en coupe longitudinale par le milieu la partie supérieure d'un four à chargement par roue à palettes associée à un clapet mobile qui est déplacé périodiquement par la charge du four et com- mande ainsi simultanément le dispositif actionnant l'appareil de chargement.
Fig. 4 montre en coupe longitudinale verticale une autre forme d'exécution de la partie supérieure d'un four à chargement par les côtés. Fig. 5 repré sente une installation de four, comportant un séparateur de poussières (Cy- clone) et une installation de distillation en deux stades pour les goudrons de distillation. Fig. 6 est une coupe suivant la ligne A-B de la Fig. 1.
La section transversale intérieure du four à cuve 3 (Fig. 1) est rectangulaire, avec des dimensions de 1,3 x 3 m. Dans la paroi du four, sur les deux côtés longitudinaux, sont montées plusieurs tuyères à air 8. Sur chacun des petits côtés est également montée une tuyère. La hauteur de la charge calculée depuis le niveau des tuyères est d'environ 4,5 m. Ia sec- tion du four diminue vers le bas à partir du niveau des tuyères jusqu'à l'ex- trémité inférieure où est prévu le trou de coulée 10 pour le fer en fusion.
Plus haut, mais toujours en-dessous du niveau des tuyères, est situé un trou de coulée 9 pour 1-'évacuation des scories. La partie supérieure du four est couverte par une calotte 6. Au-dessus du four se trouve une trémie 1 en forme d'entonnoir. A l'extrémité inférieure de cette trémie est raccordé un tuyau 2. Ce tuyau traverse la calotte et se termine à l'intérieur du four. A l'ex- trémité de ce tuyau, un prolongement 22 est suspendu par sa bride 23 aux vis
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24, de telle sorte que 19 embouchure du tuyau de chargement puisse être dépla- cée vers le haut à l'aide des écrous 25. Dans le tuyau 2 débouche obliquement le tuyau 4, à l'intérieur duquel est montée une valve 5.
Un tuyau 7, servant à l'évacuation des gaz de gueulard, part de la calotte vers un séparateur de poussières 40.
La matière à traiter est chargée dans le four sous la forme de briquettes ovoïdes. Celles-ci ont une longueur de 60 mm, et une largeur de 46 mm; une épaisseur de 37 mm, et un volume de 40 cm3. Elles sont constituées en poids par 41 % de houille, 38,5 % de minerai de fer, 14,5 % de pierre à chaux, 2 % de brai de goudron et 4% de goudron épais obtenu dans le condensa- teur 43 (fig. 5). La. grosseur des grains de houille est de 0 à 5 mm, celle des grains de minerai de 0 à 3 mm, comme celle des grains de pierre à chaux.
Le charbon à 14 % de cendres et 26 % de matières volatiles. L'analyse du minerai donne les résultats suivants : 58,7% de Fe, 12,4 % de SiO2, 1,1 % de CaO, 3,7 ; % de Al2O3, 0?7 % de MnO, 0,15 % de P et 1,0 % de SO3. Le point de viscosité du brai de goudron est d'environ 68 C. Les briquettes sont in- troduites dans la trémie 1 (Fig. 1) et on veille pendant la marche à ce que cette trémie 1 soit toujours pleine. La charge arrive de cette manière régu- lièrement par le tuyau 2 dans le four à cuve. Grâce à la colonne de briquet- tes se trouvant dans le tuyau de remplissage; la fermeture du four est pra- tiquement suffisante.
Toutefois pour éviter avec certitude que de l'air puisse pénétrer par le tuyau de remplissage 2 dans le four à cuve, on intro- duit sous une faible pression par le tuyau 4 un gaz dépourvu d'oxygène par exemple du gaz de gueulard refroidi et dégoudronné.
La pression du vent introduit par les tuyères 8 est de 1000 à 1500 mm. de colonne d'eau et sa température d'environ 450 C.
Lorsque les briquettes arrivent dans le four, il se produit immé- diatement une distillation du combustible et les vapeurs de distillation sont évacuées avec les gaz de gueulard par le tuyau 7. Ce mélange de gaz est di- rigé dans un séparateur de poussière 40 (Cyclone) (Fig. 5). La poussière sé- parée dans le cyclone peut être évacuée par le tuyau d'évacuation 41. Du cy- clone, le mélange de gaz est dirigé par le tuyau 42 dans un premier appareil de condensation 43. On sépare pendant ce premier stade de condensation un goudron épais, qu'on évacue par le tuyau 47. La composition en poids de ce goudron épais est la suivante : 45 % de brai, 39 % d'huile de goudron et 6 % de poussière. Ce goudron épais est solide à visqueux à la température de 15 C.
On Inutilisé pour former une partie du liant dans la fabrication des briquet- tes de houille-minerai. Les gaz de gueulard se rendent par le tuyau 49 dans un second appareil de condensation 46. On sépare dans ce dernier un goudron liquide qui est évacué par le tuyau 48. Après une épuration ou un traitement complémentaire éventuel, ce goudron liquide est propre à la vente. Du deuxiè- me stade de condensation, les gaz de gueulard dégoudronnés sont aspirés par la conduite 44 à l'aide de la soufflerie 45. Les conduites 7 et 42 ainsi que le cyclone 40 sont avantageusement pourvus d'un isolant thermique afin d'évi- ter une condensation prématurée des vapeurs de distillation.
Après la distillation des briquettes, ces dernières descendent plus bas dans le four et sont ainsi graduellement réduites: Le fer alors formé est fondu par la chaleur du four et de temps en temps retiré par le trou de coulée 10. La composition du fer brut obtenu est sensiblement la suivante, en poids : 3,7 % de C, 2,8 % de Si, 0,2 % de P,0,002% de S, 0,55% de Mn, le reste étant du Fe. On retire de temps à autre les scories par le trou de coulée. La composition des scories est, en poids, sensiblement la suivante : 44% de CaO, 35 % de Si02, 15% d'Al2O3, 1,5 % de MgO, 1,2 % de FeO, 0,6 % de MnO et 2,3 % de S.
Les gaz de gueulard quittent le four à une température d'environ 300 C.
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Au lieu du tuyau de remplissage montré sur la fig. 1, on peut aussi monter dans la conduite de chargement, des vannes ou des dispositifs de char- gement manoeuvres automatiquement par un organe de contact dispose dans le four, par exemple une vanne exécutée, sous forme de roue à palettes commandée par un moteur électrique. Dans ce cas l'organe de contact met automatiquement le moteur en marche dès que le niveau de la charge descend en-dessous d'une hauteur donnée. Le fonctionnement de la roue à palettes augmente la hauteur de la colonne de la charge et dès que celle-ci atteint une hauteur donnée, l'organe de contact est suffisamment soulevé pour interrompre l'arrivée du courant au moteur électrique. On peut exécuter 1?organe de contact de telle sorte que la hauteur de la colonne de la charge varie très peu.
Les Figs. 2 et 3 montrent une telle installation. Le chargement des briquettes se fait par le tuyau 12 dans lequel est montée une roue à pa- lettes 13. Cette dernière est commandée à laide d'une courroie 14 par un moteur électrique 15. Dans la partie supérieure de la calotte 6 est monté de façon à pouvoir pivoter un clapet 16. Ce clapet est pourvu d'un contre- poids 17 situé à l'extérieur du four, et est exécuté de telle manière que le clapet ait toujours tendance à monter. Un bras de contact 18 est aussi fixé au - clapet, ce bras pouvant attaquer les contacts 19. Ceux-ci sont disposés dans le circuit électrique 20 du moteur électrique.
Sur la Fig. 2, la charge 21 est suffisamment descendue pour que le clapet 16 soit libéré et se déplace ensuite dans la position extrême éle- vée. Les contacts 19 sont alors fermés, le moteur 15 est alimenté de courant et commande la roue à palettes 13. Des briquettes sont alors introduites par le tuyau 12 dans le four 3, la hauteur de la charge 21 augmente et la charge s'accumule sur le clapet 16, le poussant dans sa position extrême vers le bas, comme 1-'indique la Fig. 3. Les contacts 19 sont ainsi ouverts et le moteur 15 s'arrêté.ainsi que la roue à palettes 13.
Lorsque le courant a été ainsi coupé, la charge descend progres- sivement jusqu'à atteindre la position indiquée à la Fig. 3. Le clapet 16 remonte alors de nouveau et occupe sa position supérieure, les contacts 19 sont refermés et le cycle recommence.
La Fig. 4 montre un dispositif de chargement particulièrement avantageux et approprié. Deux tuyaux d'arrivée 31 montés dans la partie su- périeure 30 du four à cuve, sont situés l'un en face de l'autre. Dans la partie supérieure de chacun de ces tuyaux est montée une roue à palettes 32 commandée à 1-laide d'une courroie par le moteur 33. Au-dessus des roues à palettes 32 sont disposés des tuyaux 36 qui sont raccordés à une trémie non représentée. Cette dernière est de temps à autre remplie de briquettes.
Dans le haut de chacun des tuyaux 31 est monté un clapet mobile 34 pour la commande du chargement. Ces clapets sont pourvus d'un contre-poids 35 et de contacts 39, d'une manière semblable à celle montrée' sur-'les Figs. 2 et 3.
Ces contacts agissent de la manière suivante sur le circuit élec- trique du moteur électrique 33 : lorsque le tuyau d'arrivée 31 est vide,, le clapet 34 se trouve dans sa position la plus élevée et le contact occupe celle indiquée à la Fig. 2. Le moteur 33 est donc alimenté de courant et actionne la roue à palettes de telle sorte que la charge de briquettes venant du tuyau supérieur 36, arrive dans le tuyau 31 et ainsi dans la cuve du four. Dès que le tuyau est suffisamment rempli, le clapet 34 est poussé dans sa position inférieure et 1-'arrivée du courant au moteur 33 est ainsi interrompue. La roue à palettes s'arrête alors, et la charge descend lentement dans le tuyau 31. Dès l'instant où le bord inférieur du clapet 34 est libéré, le contre- poids ramène ce dernier dans sa position supérieure, comme le montre la Fig.
2, et de cette manière le circuit du moteur électrique est de nouveau fermé.
A la partie supérieure de la calotte 38 est raccordé un tuyau 37 pour l'évacuation des gaz de gueulard.
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Comme suivant la forme d'exécution de la Fig. 4, deux tuyaux de chargement sont situés l'un en face de l'autre, il se forme dans le four un creux dans la charge. Ceci présente le grand avantage que la hauteur de la charge est moindre au centre du four que contre les parois. Les gaz du four peuvent ainsi arriver plus facilement au centre du four étant donné que la résistance qu'il y rencontrent est moins forte. Dans la tonne d'exé- cution du four représentée à titre d'exemple, il est prévu sur chacun des cotés longitudinaux deux tuyaux de chargement 31, situés à une distance conve- nable l'un de l'autre. On réalise ainsi une hauteur de la charge, constante également dans le sens de la longueur du four.
Dans les fours à section transversale circulaire, on peut avan- tageusement monter trois tuyaux de chargement 31, répartis-symétriquement.
Si par contre la section transversale du four est rectangulaire, il est avan- tageux de monter sur chacun des côtés longitudinaux du four, deux ou plusieurs tuyaux de chargement 31, répartis uniformément. De cette façon on obtient également avec des fours dont la longueur est considérablement plus grande que la largeur, une hauteur de la charge restant sensiblement la même, à l'in téfieur du four.
Dans le but de simplifier il est également possible, lorsque deux tuyaux de chargement 31 sont situés chaque fois l'un en face de l'autre, de ne monter qu'un seul clapet mobile 34, dont le contact est raccordé au cir- cuit électrique des deux moteurs électriques 33 pour les roues à palettes.
D'autre part, il est avantageux de ne pas raccorder directement une trémie à la partie supérieure des tuyaux 36, mais de monter entre cette trémie et le dispositif de chargement, un dispositif de distribution, par exemple un plateau de répartition qui est alors commandé par le même moteur électrique 33 que la roue à palettes 32.
REVENDICATIONS.
1. Procédé pour le traitement sidérurgique des minerais, parti- culièrement des minerais de fer, caractérisé en ce qu'un mélange aggloméré en briquettes, composé de minerai en petits grains, d'un combustible également en petits grains comme par exemple de la houille, et d'un liant comme par exemple de la chaux, de l'argile, de la marne ou du brai, est introduit le plus régulièrement possible suivant le débit, par exemple par éélusage, dans un four à cuve où la distance entre deux rangées de tuyères à vent se faisant face est d'environ 3 m ou moins de 3 m, et est fondu tout en maintenant une hauteur de charge de 2 à 6 m au-dessus du niveau des tuyères, et les goudrons de distillation sont retirés des gaz de gueulard par condensation.