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TITAN CO. A/S9 résidant à FREDRIKSTAD (Norvège) .
PROCEDE DE FRITTAGE ET DE GRILLAGE DE BOULETTES ET DE BRIQUETTES.
Lorsqu'on fabrique des boulettes et des briquettes de minerais de fer,il est 'difficile de les rendre assez résistantes pour supporter l'in- troduction et le traitement dans un four de fusion. Les boulettes sont ob- tenues en faisant rouler du minerai concentré humidifié dans un tambour ro- tatif;, et cuites pour obtenir des billes d'une résistance suffisante pour le transport et la fusiono Les briquettes sont fabriquées dans des presses.
Tant pour les boulettes que pour les briquettes, il est très important de régler la granulométrie et la teneur en eau des concentrés de minerai et d'ajouter des agents liants appropriés.
Pendant le chauffage et la cuisson des boulettes et des briquet tes, celles-ci s'écrasent souvent ou se désagrègent en parties Si la cuis- son s'effectue dans un four à cuve continu ordinaire, il arrive souvant que la masse reste accrochée puis s'écroule soudain ce qui entraîne de grandes difficultés de fabrication. Les billes désagrégées déterminent de fortes pertes sous la forme de poussière dans les gaz de sortie, un passage irré- gulier des gaz à travers la charge et doivent être triées après la cuisson, broyées et retraitées.
Pour simplifier la description, les boulettes et les briquettes seront appelées billes ci-après. De même, les oxydes de fer désigneront la magnétite et d'autres minerais de fer du type oxyde susceptibles d'être grillés, et également les minerais de fer contenant des composés combusti- bles comme les pyrites par exemple.
Le présent procédé a pour but de cuire des billes crues d'oxyde de fer maintenues immobiles, soumises seulement à la pression de la masse pendant la cuisson. Pendant la cuisson proprement dite, quand les billes sont le moins résistantes, il ne se produit aucune désagrégation pouvant entraîner l'obstruction du four.' Pour la cuisson, les billes d'oxyde
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de fer brut humides sont introduites dans un four sur une hauteur correspon- dant à la résistance des billes, Le four est allumé à une extrémité à l'ai- de d'un brûleur et les gaz de combustion entraînés à travers la charge par un ventilateur. Lorsque la température de la charge à l'endroit du brûleur atteint environ 1200 C on interrompt l'alimentation en combustible et on fait passer de l'air à travers la charge.
En réglant la quantité d'air, la zone chaude progresse dans la charge dans la direction du courant d'air, jusqu'à ce que toute la charge soit complètement grillée.
La combustion de Fe3O4 en Fe 0 et celle du soufre en SO contri- bue à maintenir la température élevée dans la zone chaude pendant son passa- ge à travers la charge, et en réglant l'aspiration d'air, la chaleur passe par ,1' air de la matière cuite et chaude à la matière crue et froide. En d'autres mots, on obtient le même mouvement relatif de charge et de chaleur que dans un four continu à cuveo La différence est ,que dans un four continu à cuve, la charge se déplace et la zone chaude est stationnaire tandis que dans le présent procédé, la charge est stationnaire et la zone chaude mobile Les gaz de sortie peuvent être utilisés pour sécher et préchauffer d'autres billes crues. Les billes cuites de la charge sont refroidies par l'air as- piré à travers la charge.
L'économie de chaleur du procédé est donc bonne et analogue à celle d'un four continu à cuve.
Les billes s'agglomèrent individuellement sans former une seule masse cohérente et la teneur en soufre des billes est transformée en SO2 qui est entraîné dans les gaz de sortie.
Des expériences ont montré que le frittage et le grillage dépen- dent de la température du passage de l'air de la taille des billes, et du temps passé par celles-ci dans la zone chaude. Le chauffage à l'aide du brûleur pour élever la température de la surface de la charge à 1100-1200 C environ n'exige généralement qu'un temps assez court, 5 ou 10 minutes envi- ron. Le brûleur est alors fermé et l'air aspiré à travers la charge. Le passage de l'air et la taille des billes ont une grande importance pour la transmission de chaleur dans le four. Des billes trop grosses seront insuffisamment cuites dans leur masse.
Les intervalles entre les billes seront également trop larges de sorte que l'air entraîné à travers la charge la refroidira dans une trop forte mesure ou bien l'aspiration de l'air devra être tellement réduite que la cuisson exigera un temps trop long, avec une perte de chaleur plus forte par les parois du four. Pour compenser ce phénomène, l'apport de chaleur, par exemple par le brûleur, doit être augmenté pour que la charge puisse entretenir la température voulue.
Les expériences ont montré que les billes de 10 à 20 mm environ donnent les meilleurs résultats. En utilisant des billes de cette dimension on obtient la meilleure combinaison de passage d'air, transmission de chaleur,durée de cuisson, résistance des billes et dé- sulfuration. Lorsqu'on utilise des dimensions inférieures, la charge peut se fritter en une seule masse dans les mêmes conditions de température et l'on risque de ne pas obtenir de billes individuelles.
Dans le dessin annexé, 1 est une cuve cylindrique isolée avec une ouverture 2 pour introduire les billes ou les briquettes 3 repo- sant sur une grille 4. La cuve présente une ouverture5 pour la sortie des gaz, et un brûleur 6 pour chauffer les billes ou briquettes. La cuve est montée sur un axe 7 et peut être basculée à l'aide d'un volant 8.
Les exemples ci-dessous illustrent le procédé de l'invention.
EXEMPLE 1.-
Une charge de billes obtenues à partir de fines de magnétite avec 65% de fer total et 0,57% de soufre est introduite dans un four à cuve muni à sa partie inférieure d'une grille et d'un dispositif pour la sortie des gaz. Les fines ont été préalablement débarrassées de leur eau et fil- trées et contiennent environ 8 % d'humidité. Les fines passent au tra- vers d'un tamis de 26 mailles au cm (65 mailles au Taylor Standard Screen
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Scale). Les fines humides sont roulées dans un tambour pour former des billes de 10 à 20 mm de diamètre sans aucune espèce d'addition. Ces bil-. les sont assez dures pour résister à une chute de 50 cm environ et au poids d'une colonne de billes de 50 cm de hauteur environ.
Une fois la charge introduite dans le four à cuve, on exerce une aspiration au fond du four et la partie supérieure de la charge est chauffée au moyen d'un brûleur à pétrole pendant 5 minutes ce qui porte la température de la couche supérieu- re de billes à 1200 C environ. Le brûleur est alors fermé et l'aspiration d'air à travers la masse réglée. La couche supérieure de la charge est ra- pidement refroidie. La progression de la cuisson peut être déterminée par l'observation de thermo-éléments placés dans la couche de billes. L'aspira- tion d'air est réglée pour que la température dans la zone chaude soit envi- ron 1200 C et que la zone chaude elle-même descende vers le fond. Après
15 minutes environ, la charge est cuite d'un bout à l'autre, La charge est alors retirée du four et une nouvelle charge est introduite.
L'équilibre thermique s'établit dans le four lorsqu'on introduit la troisième charge.
La consommation de pétrole pour les premières cuissons est environ 20 litres par tonne de billes tandis qu'elle n'atteint que 15 litres environ par tonne de billes dans les cuissons suivantes, ce qui correspond à la consommation normale dans un four continu à cuve. Les billes cuites sont dures et la teneur en soufre est réduite de 0,57 % à 0,02%.
EXEMPLE 2.-
On utilise un appareil .formé d'un cylindre de fer, fermé, dou- blé de briques à l'intérieur et dont le diamètre intérieur est 80 cm. On place à sa partie inférieure, munie d'une grille, une charge de billes de magnétite humide jusqu'à une hauteur de 50 cm au-dessus de la grille. La charge pèse environ 600 kgs. On l'allume à la partie supérieure à l'aide d'un brûleur à pétrole. La consommation de pétrole est environ 9 litres.
L'aspiration d'air s'effectue par le fond de l'appareil et la charge brûle d'un bout à l'autre en 45 minutes à une température d'environ 1200 C. On consacre dans cet essai environ 5 kWh/.heure par tonne de billes à l'aspira- tiono Après refroidissement, les billes cuites sont dures et peuvent ê- tre introduites dans un four de fusion.
Dans l'exemple 1, l'essai s'effectue dans un four à cuve avec allumage au pétrole à la partie supérieure et aspiration d'air à la partie inférieure.
Ce système s'est révélé le plus avantageux spécialement pour les fours importants puisque le diamètre du four doit être augmenté pour obtenir de fortes capacités. Si l'allumage s'effectuait par le fond et l'as- piration d'air par la partie supérieure, il serait difficile d'obtenir une bonne répartition de l'air à la partie inférieure, et la grille sur laquelle la matière repose serait soumise à des variations de température trop fortes.
Lorsqu'on chauffe par la partie supérieure et qu'on aspire à la partie infé- rieure,on obtient une bonne répartition de chaleur et on n'impose pas de fortes sollicitations à la grille de fond.
Le procédé peut également s'exécuter dans un four à cuve basse, avec allumage par le pétrole à la partie inférieure et aspiration d'air à la partie supérieure, les billes restant immobiles. Le procédé peut égale- ment s'appliquer à d'autres types d'appareils par exemple fours à chambre et fours annulaires.
La hauteur de la couche de billes dans le four est principale- ment déterminée par la résistance des billes à l'état mouillé, argileux et chauffé dans les conditions régnant dans le four. En outre, l'isolation thermique du four doit être bonne pour éviter une chute exagérément forte de la température dans la zone chaude lorsqu'elle progresse au travers d'une forte couche de matière. D'autre part, la consommation de combustible par tonne de billes pour allumer la partie supérieure de la charge est d'autant moins forte que la colonne de matière est plus haute. Des essais ont montré que la hauteur la plus avantageuse est environ 50 cm.
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La température des gaz de sortie du four est très basse dans ces essais, 45-50 C pendant les premiers 3/4 de la période de cuisson. Les gaz de sortie contiennent alors beaucoup de vapeur d'eau provenant des billes humides. Pendant la dernière partie de la période de cuisson, la tempéra- ture du gaz de sortie s'élève à 300 C environ et le gaz est sec. Cette cha- leur provient de la cuisson de la partie inférieure de la charge et peut être utilisée pour sécher et préchauffer une nouvelle charge humide.
A la fin de la période de cuisson d'une charge, les gaz de sortie peuvent être ainsi utilisés pour sécher et préchauffer une nouvelle charge en amenant les gaz du four dans la nouvelle charge de billes crues, dans le même four ou dans une autre, pour améliorer l'économie de chaleur du pro- cédé. Des expériences ont montré que dans les conditions indiquées dans l'exemple 1, on utilise beaucoup moins de combustible, environ 10 à 12 litres de pétrole pour cuire une charge séchée et préchauffée que la quantité norma- le utilisée par tonne de billes, soit environ 15 litres de pétrole.
REVENDICATIONS.
1. Procédé de frittage et de grillage de billes et de briquettes de matières à base d'oxyde de fer, caractérisé en ce qu'on chauffe des cou- ches immobiles de billes ou de briquettes à une extrémité à 1200 C environ et on fait passer au travers de la couche des quantités réglées d'air pour faire avancer la zone chaude à 1200 C environ dans la couche.
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TITAN CO. A / S9 residing in FREDRIKSTAD (Norway).
PROCESS FOR SINTING AND GRILLING PELLETS AND BRIQUETTES.
When making iron ore pellets and briquettes, it is difficult to make them strong enough to withstand introduction and processing in a melting furnace. The pellets are obtained by rolling moistened concentrate ore in a rotating drum, and fired to obtain balls of sufficient strength for conveying and melting. Briquettes are made in presses.
For both pellets and briquettes it is very important to adjust the particle size and moisture content of the ore concentrates and to add appropriate binding agents.
During the heating and cooking of the balls and lighters, they often crush or break up into parts. If the cooking is carried out in an ordinary continuous shaft oven, it often happens that the mass remains attached and then suddenly collapses which causes great manufacturing difficulties. The disaggregated balls cause high losses in the form of dust in the outlet gases, an irregular passage of the gases through the charge and must be sorted after firing, crushed and reprocessed.
To simplify the description, the pellets and briquettes will be referred to as beads below. Likewise, iron oxides will denote magnetite and other iron ores of the oxide type capable of being roasted, and also iron ores containing combustible compounds such as pyrites for example.
The object of the present process is to cook green balls of iron oxide kept immobile, subjected only to the pressure of the mass during the cooking. During the actual baking, when the balls are the least resistant, no disintegration occurs which could cause the oven to clog. ' For cooking, the oxide balls
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of wet crude iron are introduced into a furnace at a height corresponding to the resistance of the balls, The furnace is ignited at one end by means of a burner and the combustion gases entrained through the load by a fan. When the temperature of the load at the location of the burner reaches about 1200 C, the fuel supply is interrupted and air is passed through the load.
By adjusting the amount of air, the hot zone progresses through the load in the direction of the air stream, until the entire load is completely burned out.
The combustion of Fe3O4 to Fe 0 and that of sulfur to SO helps to maintain the high temperature in the hot zone as it passes through the load, and by regulating the air intake, the heat passes through, 1 air from the cooked and hot material to the raw and cold material. In other words, the same relative movement of charge and heat is obtained as in a continuous tank furnace. The difference is, that in a continuous tank furnace, the load moves and the hot zone is stationary while in the In this process, the load is stationary and the hot zone mobile. The outlet gases can be used to dry and preheat other green balls. The fired balls of the charge are cooled by the air drawn through the charge.
The heat saving of the process is therefore good and similar to that of a continuous shaft furnace.
The beads agglomerate individually without forming a single coherent mass and the sulfur content of the beads is converted into SO2 which is entrained in the outlet gases.
Experiments have shown that sintering and roasting depend on the temperature of the air passage of the size of the beads, and the time spent by them in the hot zone. Heating with the burner to raise the temperature of the load surface to about 1100-1200 C usually only takes a relatively short time, about 5 or 10 minutes. The burner is then closed and the air sucked through the load. The passage of air and the size of the balls are of great importance for the heat transfer in the furnace. Balls that are too large will be insufficiently cooked in their mass.
The intervals between the balls will also be too wide so that the air drawn through the load will cool it too much or the air suction will have to be reduced so much that cooking will take too long a time, with greater heat loss through the walls of the oven. To compensate for this phenomenon, the heat input, for example by the burner, must be increased so that the load can maintain the desired temperature.
Experiments have shown that beads of around 10 to 20 mm give the best results. Using beads of this size gives the best combination of air passage, heat transfer, baking time, bead strength and desulfurization. When smaller sizes are used, the filler may sinter into a single mass under the same temperature conditions and there is a risk that individual beads may not be obtained.
In the attached drawing, 1 is an insulated cylindrical tank with an opening 2 for introducing the balls or briquettes 3 resting on a grid 4. The tank has an opening 5 for the gas outlet, and a burner 6 for heating the balls. or briquettes. The tank is mounted on an axis 7 and can be tilted using a hand wheel 8.
The examples below illustrate the process of the invention.
EXAMPLE 1.-
A charge of balls obtained from magnetite fines with 65% total iron and 0.57% sulfur is introduced into a shaft furnace provided at its lower part with a grid and a device for the gas outlet. . The fines have been previously freed of their water and filtered and contain about 8% moisture. The fines pass through a 26 mesh per cm sieve (65 mesh with the Taylor Standard Screen
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Scale). The wet fines are rolled in a drum to form balls 10 to 20 mm in diameter without any kind of addition. These bil-. they are hard enough to withstand a drop of about 50 cm and the weight of a column of balls about 50 cm high.
Once the charge has been introduced into the shaft furnace, a suction is exerted at the bottom of the furnace and the upper part of the charge is heated by means of an oil burner for 5 minutes, which brings the temperature of the upper layer. of balls at approximately 1200 C. The burner is then closed and the air suction through the adjusted mass. The top layer of the load is quickly cooled. The progress of cooking can be determined by observing thermo-elements placed in the layer of beads. The air intake is regulated so that the temperature in the hot zone is around 1200 C and the hot zone itself goes down to the bottom. After
About 15 minutes, the load is cooked from start to finish. The load is then removed from the oven and a new load is introduced.
Thermal equilibrium is established in the furnace when the third load is introduced.
The consumption of oil for the first fires is around 20 liters per ton of balls while it only reaches about 15 liters per ton of balls in the following fires, which corresponds to the normal consumption in a continuous shaft furnace. The fired balls are hard and the sulfur content is reduced from 0.57% to 0.02%.
EXAMPLE 2.-
An apparatus is used formed of an iron cylinder, closed, lined with bricks on the inside and the inside diameter of which is 80 cm. A load of wet magnetite balls is placed at its lower part, provided with a grid, up to a height of 50 cm above the grid. The load weighs about 600 kgs. It is lit at the top with an oil burner. Oil consumption is about 9 liters.
The air is sucked in from the bottom of the device and the load burns from end to end in 45 minutes at a temperature of approximately 1200 C. Approximately 5 kWh / is devoted to this test. hour per tonne of beads on suction After cooling, the fired beads are hard and can be placed in a melting furnace.
In Example 1, the test is carried out in a shaft furnace with petroleum ignition at the top and air suction at the bottom.
This system has proved to be the most advantageous especially for large furnaces since the diameter of the furnace must be increased to obtain high capacities. If the ignition took place from the bottom and the air intake from the upper part, it would be difficult to obtain a good distribution of the air at the lower part, and the grid on which the material rests. would be subjected to too strong temperature variations.
When heating from the upper part and suction from the lower part, a good heat distribution is obtained and no heavy stress is placed on the bottom grid.
The process can also be carried out in a low-chamber furnace, with petroleum ignition at the bottom and air suction at the top, the balls remaining stationary. The method can also be applied to other types of apparatus, for example chamber furnaces and annular furnaces.
The height of the layer of balls in the furnace is mainly determined by the resistance of the balls in the wet, clayey and heated state under the conditions prevailing in the furnace. In addition, the thermal insulation of the furnace must be good to avoid an excessively strong drop in temperature in the hot zone as it progresses through a thick layer of material. On the other hand, the fuel consumption per ton of balls to ignite the upper part of the load is all the less as the column of material is higher. Tests have shown that the most advantageous height is about 50 cm.
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The temperature of the oven outlet gases is very low in these tests, 45-50 C during the first 3/4 of the cooking period. The exit gases then contain a lot of water vapor from the wet beads. During the last part of the cooking period, the temperature of the outlet gas rises to approximately 300 C and the gas is dry. This heat comes from cooking the lower part of the load and can be used to dry and preheat a new wet load.
At the end of the cooking period of a load, the exit gases can thus be used to dry and preheat a new load by bringing the gases from the oven into the new load of raw balls, in the same oven or in another. , to improve the heat economy of the process. Experiments have shown that under the conditions given in Example 1 much less fuel, about 10 to 12 liters of oil, is used to cook a dried and preheated load than the normal amount used per ton of logs, or about 15 liters of oil.
CLAIMS.
1. Process for sintering and roasting beads and briquettes of iron oxide-based materials, characterized in that stationary layers of beads or briquettes are heated at one end to about 1200 C and made pass controlled amounts of air through the layer to advance the hot zone at approximately 1200 C in the layer.