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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.