<Desc/Clms Page number 1>
PROCEDE DE REDUCTION DES MINERAIS DE FER PAR DES GAZ REDUCTEURS ET SANS
FUSION.
La première opération de la sidérurgie n'a pas varié essentiel- lement depuis des siècles. On enfourne encore toujours le minorai mélangé à du combustible, que ce soit du charbon de bois ou du coke dans un haut- fourneau et par des tuyères on souffle de Pair plus ou moins chauffé.
Le combustible brûle, le fer se réduit, la charge fond et se rassemble dam le creuset où elle se sépare en deux couches, l'une plus lourde qui est le fer et l'autre plus légère qui est le laitier.
Le rendement thermoque de cette opération est mauvais. Un tiers du combustible est utilisé. On a cherché à combiner un procédé plus écono- mique et'dans lequel l'énergie contenue dans le combustible serait mieux utilisée.
Il n'y a pas lieu de rappeler ici toutes les tentatives qui furent faites dans ce but. Le procédé qui présente le plus de chances de réussite consiste à réduire les minerais de fer dans un courant gazeux ré- ducteur et sans fusion.
Les réactions chimiques qui sont à la base de ce procédé sont:
3C + 3H20 = 3CO + 3H2
2 Fe203 + 3CO + 3H2 = 4Fe + 3C02 + 3 H20
D'après ces équations il ne faudrait que 160 kilos de C pour réduire 1. 000 kilos de fer, alors qu'au haut-fourneau il faut une tonne de coke par tonne de fonte.
L'expérience montre que ces réactions doivent se faire à une température comprise 850 et 1100 degrés. D'autre part ces réactions ne sont jamais complètes. Il se fait un équilibre et un tiers seulement des gaz réagissent. Il faut donc un grand excès de gaz ou que ceux-ci circu-
<Desc/Clms Page number 2>
lent dans un circuit fermé avec récupération de la chaleur, élimination du C02 et de H20 formés et avec rapport de gaz réducteur d'appoint. Voyez figure (1). Le minerai préchauffé est introduit par le haut de l'appareil de réduction (A) dans lequel il séjourne le temps requis pour sa réduction.
Il est ensuite défourné par le fond.
Les gaz circulent en sens inverse. Ils entrent dans l'appareil (A) par la base à la température de 1100 d. et ils sortent par le haut à la température de 850 d. Il faut alors épurer les gaz et leur enlever le C02 et le H20 formés. Ce qui se fait dans l'absorbeur (E). Comme cette absorption doit se faire à une température plus basse, que celle à laquelle les gaz quittent l'appareil de réduction, il faut les refroidir ce qui se fait dans l'échangeur de chaleur (C). qui sert non seulement à refroidir les gaz mais encore à réchauffer les gaz réducteurs allant vers l'appareil de réduction. Enfin les gaz réducteurs qui n'ont pas au sortir de l'échangeur la température requise pour la réduction passent dans l'appareil (R) dans lequel ils sont portés à 1100 degrés. En tête de cet appareil on leur ajou- te le gaz réducteur d'appoint.
A première vue ce procédé ne semble pas présenter de difficul- tés spéciales et s'il n'a pas réussi à s'imposer c'est qu'il se produit un phénomène secondaire qui rend le procédé tel qu'il a été récrit impossible.
Dissociation de CO. Voyez figure (2).
En-dessous de 900 degrés le CO n'est pas stable. Il a tendance à se décom- poser selon l'équation :
2 CO = C02 + C Cette dissociation est insensible aux températures ambiantes. Elle est fai.- ble jusque vers 400 degrés. Elle s'accélère alors rapidement avec un maxi- mum vers 550 degrés. Ensuite la tendance à la dissociation diminue pour cesser pratiquement vers 900 degrés.
Dans le procédé tel que nous l'avons décrit, les gaz après ré- duction contiennent encore 75 de CO pou 25 de C02. Mais comme leur tempé- rature est de 850 degrés, la dissociation ne se fait pas. Point (A) fig.%.
Ensuite les gaz se refroidissent dans l'échangeur et le CO se trouve alors dans des conditions favorables à la dissociationg laquelle se fait avec un fort dégagement de chaleur. Cette dissociation peut même devenir explo- s ive. Ce phénomène rend le procédé impossible et l'objet de ce brevet est la découverte d'un procédé qui rend la réduction des minerais de fer par les gaz et sans fusion possible. Il suffit,dans ce but, d'ajouter aux gaz après la réduction et avant l'échangeur de chaleur une quantité telle de C02 que la dissociation du CO devienne techniquement sans importance.
Pour bien faire comprendre le mécanisme de cette invention reportons nous à la figure (2) dans laquelle la courbe (2) représente l'équilibre de la réaction:
FeO + CO = Fe + C02 et la courbe (1) l'équilibre de la réaction :
2CO = C02 + C.
Mais cette dissociation du CO n'est techniquement possible qu'en présence d'un catalyseur, lequel est précisément le fer métallique.
L'oxyde de fer tel que FeO n'est pas un catalyseur. Il s'en- ' suit que la dissociation du CO n'atteint une valeur technique que dans la zone hachurée et délimitée par la courbe (3).
Supposons que les gaz après la réduction-se trouvant au point (A) fig. 2 contiennent 25 de C02 pour 75 de CO. Ils sont encore réducteurs,'
<Desc/Clms Page number 3>
puisque le point (A) se trouve au-dessus de la courbe (2). Dans l'échangeur ces gaz se refroidissent le long de la ligne (AB). Tout se passe normalement jusqu'au point (B) où la ligne (AB) rencontre la courbe'(1). La dissociât!-on du 00 commence alors. Elle est accompagnée d'un fort dégagement de chaleur par le dépôt de suie et par la formation de CO2.
Le procédé devient impossible.
Si par contre on ajoutait au point (A) une quantité mesurée de
002. froid, la température et la composition des gaz suivraient la ligne (AC).
Au point (C) les gaz entrent dans l'échangeur et ils se refroidissent selcn la ligne (CD). Arrivés en (D) les gaz se trouvent hors de la zone dangereu- se et l'échange de chaleur peut se faire sans dissociation du GO.
D9autre part cette injection de 002 rend les gaz oxydants car le point (C) se trouve en-dessous de la courbe (2). Mais ce fait est sans importance puisque les gaz ne sont plus en contact avec le minerai réduit.
- On peut aussi remédier à cet état de choses en injectant avant l'échangeur et dans les gaz après réduction une quantité d'eau. H20.
Ceci produirait un refroidissement brusque des gaz le long de la ligne (ABE) jusqu'au point (E) qui se trouve de l'autre coté de la zone dangereuse.
On peut aussi injecter un mélange de C02 et de H20.
Cette injection de C02 ou de H20 ou d'un mélange des deux se fait au point (X) de la figure (1).
REVENDICATIONS.
--------------
1.- Fabrication d'un produit ferrugineux à l'aide d'un agent réducteur mais en-dessous du point de fusion de manière à produire un pro- duit ferrugineux, contenant le fer réduit.
2. - Fabrication d'un produit ferrugineux à l'aide d'un agent réducteur gazeux contenant des quantités notables d'oxyde de carbone CO. mais en-dessous du point de fusion de manière à produire un produit ferru- gineux contenant le fer réduit.
3. - Fabrication d'un produit ferrugineux à 1'aide d'un agent réducteur gazeux contenant des quantités notables d'oxyde de carbone CO mais en-dessous du point de fusion de manière à produire un produit ferrugineux contenant le fer réduit, caractérisé par le fait que pour contrecarrer la dissociation du CO en C02 et 0, on ajoute aux gaz, après réduction et après de les avoir séparé des produits ferrugineux une quantité telle de C02 que cette dissociation du 00 encore contenu dans les gaz après réduction, de- vienne impossible ou pratiquement négligeable.
4.- Fabrication d'un produit ferrugineux à l'aide d'un agent réducteur gazeux contenant des quantités notables d'oxyde de carbone CO mais en-dessous du point de fusion de manière à produire un produit ferrugineux contenant le fer réduit, caractérisé par le fait que pour contrecarrer la dissociation du CO en 002 et C, on ajoute aux gaz, après réduction et après de les avoir séparé des produits ferrugineux une quantité telle d'eau-H20- que par refroidissement des gaz, cette dissociation du 00 encore contenu dans les gaz après réduction, devienne impossible ou pratiquement négligea- ble.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.