BE519675A - - Google Patents

Description

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  PROCEDE ET INSTALLATION POUR LA REDUCTION, EN PHASE SOLIDE. DE MINERAIS OXYDES, NOTAMMENT DE MINERAIS DE FER, MOYENNANT DES HYDROCARBURES. 



   La présente invention a pour objet un procédé pour la réduction de minerais de fer, ou autres minerais, en phase solide, au moyen   d'hydro-   carbures gazeux et liquéfiables préalablement craqués; elle a également pour objet une installation appropriée à la mise en oeuvre dudit procédé. 



   On connaît des procédés de réduction des minerais de fer,en phase solide, où l'on obtient le produit dénommé   "éponge   de fer", et qui sont basés sur l'emploi de substances réductrices solides ou gazeuses. 



   Quand on opère avec des substances réductrices solides, constituées par du charbon végétal ou charbon minéral., on charge le charbon et le minerai de fer dans des creusets maintenus, pendant un certain   temps ,   à une température déterminée. 



   La durée de l'opération est considérable et dépend, non seulement de la température de travail, mais aussi de la nature du minerai et du charbon, de leur grosseur et de leur disposition réciproque dans la charge. 



   Quoique des études récentes aient permis de diminuer sensiblement la durée de   l'opération,   il s'agit toujours d'un procédé non approprié au traitement de quantités considérables de matière, du fait également de sa nature dis continue . 



   On connaît également des procédés qui opèrent avec des agents réducteurs gazeux obtenus dans un gazogène ou l'on charge du coke., ou du charbon de bois, et où, après la mise en marche de   l'installation,   on régègère une partie des gaz qui ont parcouru la partie inférieure du four en réduisant le minerai. 



   Dans certains cas, les gaz réducteurs sont obtenus par combustible de gaz naturel, ou de naphte, avec de   l'oxygène;,   carburé convenablement par le passage sur une masse de charbon incandescent. 

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   Dans tous les cas, les systèmes connus sont basés sur les pro- priétés réductrices du charbon, de l'oxyde de carbone et de   l'hydrogène,   lesquels, en prélevant l'oxygène aux oxydes minéraux, se transforment par oxydation respectivement, en anhydride carbonique et en eau. 



   L'objet de la présente invention est d'effectuer la réduc- tion des oxydes métalliques en employant, soit un agent réducteur solide, soit un agent réducteur gazeux, tous deux obtenus à partir d'hydrocarbures, et plus particulièrement de gaz naturel qui contient principalement du méthane. 



   Une caractéristique importante du procédé suivant l'invention est la possibilité d'obtenir, à partir du gaz naturel, par une seule opé- ration continue, les deux réducteurs,   c'est-à-dire   le carbone et l'hydro- gène. Cette opération consiste dans le craquage du gaz naturel, dans des conditions convenables, et à une température telle qu'on obtienne le   pourcentage maximum de C et de H2, et que le charbon soit obtenu à l'état d'activité maximum.   



   Une autre particularité de l'invention consiste en ce que la réduction est effectuée sur du minerai mis en-morceaux de faible grosseur, dont les dimensions sont de 1à 10   mm,  le dit minerai étant noyé dans 1' agent réducteur solide très actif. La réduction par le réducteur gazeux peut s'effectuer simultanément à la réduction par le carbone, ou bien la précéder en constituant une pré-réduction, ou encore lui succéder pour compléter la réduction. 



   Le procédé suivant l'invention consiste à préparer les élé- ments réducteurs par craquage du gaz naturel que l'on fait passer dans une enceinte amenée à une température supérieure à 1000 C et convenablement remplie des substances voulues, puis à faire agir les dits éléments réduc- teurs à haute température sur le minerai mis en morceaux de faibles dimen- sions comme il a été dit plus haut. De préférence, on fait aussi passer dans le récipient de craquage une petite quantité de vapeur d'eau. 



   Par craquage du gaz, on obtient directement les deux agents réducteurs que l'on peut employer simultanément. Dans une variante du procédé, les réducteurs sont séparés et introduits séparément dans le four de réduction. 



   L'installation suivant l'invention comprend un four de craqua- ge, .un four de réduction, les moyens pour porter et maintenir les dits fours à la température appropriée, et les différents conduits et tuyaute- ries correspondants. 



   A titre nullement limitatif, on a représenté au dessin annexé trois exemples'de formes de réalisation de l'invention. 



   Dans ce dessins la fig. 1 est une vue schématique de l'installation de. craquage et d'un four à tambour rotatif de mélange et préchauffage; la fig. 2 est .une vue schématique en coupe d'un four horizon- tal; la   fig.     3 ,   analogue à la fig.   2 ,   est une vue schématique, en coupe, d'un four vertical, et la fig.4 est une vue schématique d'un four-tunnel . 



   Dans l'exemple représenté à la fige 1, le méthane additionné éventuellement d'un faible pourcentage de vapeur d'eau, est admis dans le récipient de craquage 1,   d'où   il peut être envoyé, après craquage, directement vers la canalisation de sortie 3, ou bien être dirigé à tra- vers le cyclone 2 qui opère la séparation du noir de fumée et de l'hydro- gène. 



   Le noir de fumée passe, à travers le conduit 5, dans un tuyau qui reçoit aussi le minerai provenant de la trémie   4;   le minerai et le 

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 noir de fumée passent tous deux dans le four à tambour 6 où se produit le mélange et le chauffage préalables. 



   La matière ainsi préparée est ensuite déchargée dans la trémie fermée 7 d'où elle passe au four de réduction 8 qui peut avoir des formes diverses, dont certaines sont représentées, à titre d'exemple, aux fig. 



    2., 3 et 4-   
Dans les trois exemples de réalisation de four représentés aux   fig.     2 ,     3,   4 une source de chaleur 9 , constituée, de préférence, par des tubes chauffants à rayonnement, chauffe ultérieurement la matiè- re en la portant à environ 850 C. Par la tubulure 11 arrive l'hydrogène provenant, soit, directement de l'appareil de craquage, soit, du cyclone, et qui, simultanément, avec le carbone, produit la réduction du minerai. 



   Le mélange intime du carbone et du minerai, et la faible grosseur des mor- ceaux de ce dernier, font que le temps de réduction peut être considérablement diminué en comparaison des procédés connus . 



   Dans l'exemple de la fig.  2,   le four est horizontal et pourvu de saillies intérieures 10 qui, pendant la rotation du four autour de son axe, malaxent la matière pour favoriser le chauffage et l'action ré- ductrice de l'hydrogène. 



   Par contre, dans le four vertical (fig.   3),   le mouvement de la matière est obtenu par gravité, en la faisant tomber dans une chambre annulaire étroite 12   à   sinuosités, tandis que l'hydrogène, arrivant   à   la partie inférieure du four par le tuyau   11,   circule en contre-courant. 



   Enfin, dans le four-tunnel   (fig.   4) la matière, mêlée intimemement au noir de fumée obtenu également par craquage du gaz naturel, est chargée dans des caissettes en acier inoxydable qu'un dispositif   à   courroie ou à chaîne 14 fait avancer à l'intérieur du four; ce four se compose de deux parties 15,  16,   la partie 15,chauffée de préférence au moyen de tubes à radiation, étant celle où s'effectue la réduction proprement dite,l'autre partie 16 refroidie (ou, du moins, ne comportant aucune source de chaleur) étant destinée à éviter les   réoxydations   de la matière   à   la sortie du four. 



   Dans les deux parties du dit four, il règne une atmosphère d'hydrogène, celui-ci provenant de l'installation de craquage et étant amené par un système de tuyauteries latérales. 



   Il est évident que le procédé suivant l'invention peut aussi bien   tre   mis en oeuvre par des moyens différents de ceux qui ont été décrits ci-dessus, et peut être utilisé pour réduire des oxydes de métaux non ferreux, comme il est également évident que, bien que l'on se soit référé au craquage du méthane contenu dans le gaz naturel, on peut aussi appliquer le même procédé en utilisant d'autres hydrocarbures gazeux ou liquéfiables, soit naturels, soit obtenus par distillation ou par un autre processus chimique. 



   En outre, les minerais oxydés, auxquels on fait subir le traitement, peuvent être à l'état naturel ou provenir à leur tour de carbonates ou de sulfures traités de manière convenable par les procédés de la technique connue.

Claims (1)

1. RESUME La présente invention a pour objets? f) Un procédé pour la réduction, en phase solide., de minerais oxydés, en particulier de minerais de fer, remarquable notamment par les points suivants pris isolément ou en combinaisons : 1.- La réduction est opérée au moyen d'hydrogène et de carbone obtenus par craquage d'un gaz naturel, dont le méthane est le constituant principal, le carbone obtenu par le craquage étant à l'état de noir de fumée, le dit procédé consistant, après craquage, à mélanger le noir de fumée obtenu au minerai mis à l'état de morceaux de faible grosseur,

   de <Desc/Clms Page number 4> façon à obtenir un matériau de charge que l'on introduit dans un four chauffé à une température appropriée à la réduction d'oxydes métalliques l'hydrogène obtenu par le craquage étant également utilisé pour la dite réduction; 2.- on fait agir l'hydrogène sur les matériaux de charge du four de réduction en l'amenant en contre-courant avec les dits matériaux de char- ge; 3. - avant le craquage,on ajoute au gaz naturel une petite quantité de vapeur d'eau; 4.- les agents réducteurs obtenus par craquage d'un gaz naturel sont séparés au moyen d'un cyclone et on les fait ensuite agir séparément sur les matériaux de la charge; 5.- la réduction a lieu par l'action du carbone et de l'hydrogène obtenus par craquage et introduits simultanément en contre-courant avec le minerai;

   6. - le carbone actif obtenu est mélangé avec le minerai dans un four rotatif dans lequel s'effectue le préchauffage; 7.- le minerai mélangé au noir de fumée est en morceaux de faible grosseur, de dimensions inférieures à 10 mm; 8.- le minerai, avant d'être mélangé au noir de fumée, est transformé, en briquettes ; 9. - le minerai est préalablement fritté, puis broyé; 10.- le chauffage dans le four de réduction est réalisé au moyen de tuyaux à radiation; 11.- le minerai traité contient des oxydes de fer et la température de travail est de l'ordre de 850 à 900 C;

   12.- le chauffage nécessaire à la réduction est effectué seulement dans une zone du four de réduction, tandis que, dans la zone suivante, la matière commence à se refroidir dans un milieu contenant de l'hydrogène de façon à ne pas se réoxyder à la sortie du four; 13.- le procédé fonctionne d'une façon continue, 14.- la matière, avant d'entrer dans le four de réduction, subit un chauffage préalable.

   II) Une installation pour la mise en oeuvre du procédé selon I) remarquable-par les points suivants pris isolément ou en combinaisons : 15.- elle comprend un récipient pour le craquage du gaz naturel) un four de réduction et des moyens d'amenée et d'évacuation des produits de craquage et des matériaux de la charge; 16.- ledit four est du type rotatif à axe sensiblement horizontal, et il est, en outre, pourvu de saillies intérieures pour le mouvement et le malaxage de la matière; 17.- ledit four est vertical et comporte une chambre annulaire étroite à sinuosités pour le passage de la matière ; est, en outre, pour- vu à sa partie inférieure d'un conduit d'arrivée dé l'hydrogène;

   @ 18.- le four est du type tunnel et comporte des caissettes en un matériau résistant aux hautes températures, et mises en mouvement par un'système à courroie ou à chaîne; 19.- ledit four comporte une zone chauffée, de préférence au moyen de tuyaux à radiation, et une zone non chauffée, mais maintenue dans une atmosphère d'hydrogène.