<Desc/Clms Page number 1>
P. PERANI, résidant à MILAN (Italie).
PROCEDE POUR LE TRAITEMENT THERMIQUE DES CARBONATES ET INSTALLATION POUR
LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE.
La présente invention est relative à un procédé pour le traitement thermique des carbonates; elle concerne également une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé.
La fusion ou frittage des carbonates est !Balisé d'ordinaire dans un haut fourneau ou four à cubilot alimenté par du coke disposé en couches alternant avec des lits de minerai.
En raison de la présence de fortes quantités d'anhydride carboni- que (CO2) provenant de la décarbonatation et de la combustion) et par suite de la haute température (de 1200 à 2000 G) requise par le cycle de transforma- tion, le coke subit une gazéification qui révèle dans les fumées des pcurcen- tages élevés d'oxyde de carbone (CO).
La consommation de combustible dans des fours de l'espèce est no- tablement plus élevée que celle exigée théoriquement par la réaction.
Par exemple, pour des minerais de dolomie, la consommation théo- rique du combustible est la suivante :
450 calories pour porter le minerai à 1000 C environ;
420 calories pour la décarbonatation (47 % CO2);
350 calories pour atteindre 18500C (frittage); soit au total environ 1200 calories par kilo de produit fritté.
En pratique, les calories nécessaires sont comprises entre un mi- nimum de 2400 et un maximum de 3500, selon le type et les dimensions du co- ke et le contenu en fondants de la dolomie. La consommation minimum est ob-
<Desc/Clms Page number 2>
tenue dans des fours à forte production, avec du coke métallurgique peu ac- tif, se présentant en gros morceaux et un minerai contenant un pourcentage notable de fer (de 2 à 3 %). En revanche, la consommation maximum est produi- te par l'emploi d'un coke normal, par conséquent réactif, et de la dolomie pure, dans de petits fours.
La raison pour laquelle la consommation de combustible est plus élevée que celle qui est théoriquement exigée peut être attribuée, à rai- son de
50 à 75 %, au CO contenu dans les gaz d'échappement;
10 à 20 %, à la chaleur perdue dans les fumées;
5 à 10 %,à la chaleur contenue dans les résidus déchargés;
5 à 10 %, à la dispersion produite par la paroi du fond;
0 à 5 %, aux matières non brûlées.
Le pourcentage le plus élevé est donné par le CO contenu dans les fumées.
La présente invention a pour objet la réalisation d'un cycle d'opérations permettant de récupérer tout l'oxyde de carbone (00) contenu dans les fumées.
Le procédé selon l'invention est caractérisé en substance par le fait que le minerai,avant d'être introduit dans le cubilot de fusion, passe dans un four de chauffage ou de frittage et est ensuite introduit, avec le combustible, à la partie supérieure du cubilot.
La figure unique du dessin annexé, donnée uniquement à titre d'exem- ple non limitatif, représente schématiquement mie'forme préférée de réalisa- tion d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'inven- tion..
Un cubilot A, de type connu, est constitué d'un corps cylindrique, en tôle métallique, de diamètre et de longueur convenables, muni à sa partie supérieure, d'un dispositif de chargement 1 et, à sa partie inférieure, d'un moyen de déchargement 2 et d'ouvertures radiales 3 pour l'introduction de l'air comburant soufflé.
Un four cylindrique rotatif B, à axe horizontal, par exemple, est pourvu d'un dispositif de chargement 4 à l'une de ses extrémités, et de déchargement 5, à l'autre extrémité.
Le dispositif de déchargement 5 amène la matière sortant du four rotatif B au dispositif de chargement 1 du cubilot A. En regard de l'ex- trémité de déchargement du four B est disposé au moins un brûleur à combus- tible 6. La sortie du fourneau B est en communication, par un conduit ou collecteur de gaz 7, avec la partie supérieure du cubilot A, de manière tel- le que les gaz d'échappement du cubilot, ou fumées, sont envoyés à l'inté- rieur du four B, dans le sens opposé à la progression de la matière qui se meut dans la direction indiquée par la flèche X.
Le minerai introduit par le dispositif de chargement 4 parcourt, en s'échauffant et en se décarbonatant, le four rotatif B et descend, sans pratiquement se refroidir, et en passant par le dispositif de déchar- gement 5, dans le chargeur 1 du cubilot. Le brûleur 6, à combustible soli- de, par exemple, au charbon pulvérisé, liquide, notamment au naphte ou si- milaire, ou gazeux, comme au méthane, mélangé avec de l'air comburant, pro- duit un courant de gaz chauds dans le four B, dans une direction opposée à celle de la flèche X. Simultanément, passant par le collecteur 7, l'oxyde de carbone provenant du cubilot arrive dans le four 8, et participe égale- ment à la combustion.
Dans le chargeur 1, outre le minerai chauffé et dé- carbonaté, on introduit le combustible solide, qui est d'ordinaire du coke; dans la proportion nécessaire pour porter la température du minerai au point de frittage ou de fusion. Le dispositif de déchargement 2 doit être réglé de manière à maintenir le minerai dans le cubilot à un niveau convenable.
<Desc/Clms Page number 3>
Dans le procédé et l'installation décrits ci-avant, le coke peut être remplacé par du charbon à gaz. Celui-ci, en raison de la haute tempé- rature atteinte dans le cubilot, se gazéifie partiellement ; gaz pénètre par le collecteur 7, dans le four rotatif 3 et y flambe, tandis que la partie qui se transforme en coke brûle dans la partie inférieure du cubilot et com- plète ainsi le cycle de frittage ou de fusion.
Si l'on considère, par exemple, de la dolomie, les calories néces- saires pour son frittage, selon le nouveau procédé, varient entre 1700 et
2100, suivant les dimensions de l'installation et le contenu en fondants du minerai. Il n'y a plus lieu de tenir compte des caractéristiques du combus- tible. La fraction de chaleur perdue par le CO s'échappant dans les fumées est négligeable, le nouveau procédé permettant de régler l'air comburant dans le four rotatif.
A un four rotatif on peut substituer un cubilot ou four vertical de calcination, en réalisation une introduction convenable des fumées prove- nant du cubilot A et contenant du CO dans la partie basse de celui-ci.
Outre l'avantage économique d'une réduction de la consommation en combustible, l'invention permet de ne pas utiliser, partiellement ou to- talement, du coke dont le coût a toujours été supérieur à celui d'autres combustibles.
Dans la pratique, des modifications pourront'être apportées à la forme de réalisation du procédé et de l'installation décrits ci-avant, sans pour cela sortir du cadre de la demande de brevet, à la condition qu'el- les ne soient pas en contradiction avec l'une ou l'autre des revendications subséquentes.
REVENDICATIONS.
1 - Procédé pour le traitement thermique des carbonates, carac- térisé en ce que le minerai, avant d'être introduit dans le cubilot de frit- tage ou de fusion, passe par un four de chauffage et de calcination et est . ensuite introduit, en même temps que le combustible, à la partie supérieure du cubilot.
<Desc / Clms Page number 1>
P. PERANI, residing in MILAN (Italy).
PROCESS FOR THE THERMAL TREATMENT OF CARBONATES AND PLANT FOR
THE IMPLEMENTATION OF THIS PROCESS.
The present invention relates to a process for the heat treatment of carbonates; it also relates to an installation for the implementation of this method.
The smelting or sintering of carbonates is usually carried out in a blast furnace or cupola furnace fed with coke arranged in layers alternating with beds of ore.
Due to the presence of large quantities of carbon dioxide (CO2) from decarbonation and combustion) and due to the high temperature (from 1200 to 2000 G) required by the transformation cycle, the coke undergoes gasification which reveals high levels of carbon monoxide (CO) in the fumes.
The fuel consumption in such furnaces is significantly higher than that theoretically required by the reaction.
For example, for dolomite ores, the theoretical fuel consumption is as follows:
450 calories to bring the ore to about 1000 C;
420 calories for decarbonation (47% CO2);
350 calories to reach 18500C (sintering); or a total of approximately 1200 calories per kilogram of sintered product.
In practice, the calories required are between a minimum of 2400 and a maximum of 3500, depending on the type and size of the coke and the content of the dolomite in flux. The minimum consumption is ob-
<Desc / Clms Page number 2>
held in high production furnaces, with not very active metallurgical coke, occurring in large pieces and an ore containing a significant percentage of iron (from 2 to 3%). On the other hand, the maximum consumption is produced by the use of normal coke, therefore reactive, and pure dolomite, in small furnaces.
The reason why the fuel consumption is higher than that which is theoretically required can be attributed, to
50 to 75%, to the CO contained in the exhaust gases;
10 to 20%, to the heat lost in the fumes;
5 to 10%, to the heat contained in the discharged residues;
5 to 10%, to the dispersion produced by the bottom wall;
0 to 5%, to unburnt materials.
The highest percentage is given by the CO contained in the fumes.
The object of the present invention is to produce a cycle of operations making it possible to recover all the carbon monoxide (00) contained in the fumes.
The process according to the invention is characterized in substance by the fact that the ore, before being introduced into the melting cupola, passes through a heating or sintering furnace and is then introduced, with the fuel, to the upper part. cupola.
The single figure of the appended drawing, given solely by way of non-limiting example, schematically represents a preferred embodiment of an installation for carrying out the process according to the invention.
Cupola A, of known type, consists of a cylindrical body, made of sheet metal, of suitable diameter and length, provided at its upper part, with a loading device 1 and, at its lower part, with a discharge means 2 and radial openings 3 for the introduction of the blown combustion air.
A rotary cylindrical furnace B, with a horizontal axis, for example, is provided with a loading device 4 at one of its ends, and unloading 5, at the other end.
The unloading device 5 conveys the material leaving the rotary furnace B to the loading device 1 of the cupola A. Opposite the unloading end of the furnace B is disposed at least one fuel burner 6. The outlet of the furnace B is in communication, via a gas duct or manifold 7, with the upper part of cupola A, so that the exhaust gases from the cupola furnace, or smoke, are sent inside the furnace B, in the opposite direction to the progress of the material which moves in the direction indicated by the arrow X.
The ore introduced by the loading device 4 travels, while heating and decarbonizing, the rotary kiln B and descends, without practically cooling, and passing through the unloading device 5, into the loader 1 of the cupola furnace . The burner 6, for solid fuel, for example, with pulverized coal, liquid, in particular with naphtha or the like, or gaseous, such as with methane, mixed with combustion air, produces a stream of hot gases. in furnace B, in a direction opposite to that of arrow X. Simultaneously, passing through collector 7, the carbon monoxide from cupola arrives in furnace 8, and also participates in combustion.
In loader 1, besides the heated and decarbonated ore, the solid fuel is introduced, which is usually coke; in the proportion necessary to bring the temperature of the ore to the point of sintering or melting. The unloading device 2 should be adjusted so as to keep the ore in the cupola at a suitable level.
<Desc / Clms Page number 3>
In the process and installation described above, the coke can be replaced by gas coal. This, due to the high temperature reached in the cupola, partially gasifies; gas enters through the manifold 7, in the rotary furnace 3 and ignites there, while the part which turns into coke burns in the lower part of the cupola and thus completes the sintering or melting cycle.
If we consider, for example, dolomite, the calories required for its sintering, according to the new process, vary between 1700 and
2100, depending on the size of the installation and the content of the ore. The characteristics of the fuel no longer have to be taken into account. The fraction of heat lost by the CO escaping in the flue gases is negligible, the new process making it possible to regulate the combustion air in the rotary kiln.
A rotary kiln can be replaced by a cupola or vertical calcination kiln, providing a suitable introduction of the fumes coming from cupola A and containing CO into the lower part thereof.
In addition to the economic advantage of a reduction in fuel consumption, the invention makes it possible not to use, partially or totally, coke, the cost of which has always been higher than that of other fuels.
In practice, modifications could be made to the embodiment of the method and of the installation described above, without going beyond the scope of the patent application, provided that they are not in contradiction with any of the subsequent claims.
CLAIMS.
1 - Process for the thermal treatment of carbonates, characterized in that the ore, before being introduced into the frying or melting cupola, passes through a heating and calcination furnace and is. then introduced, together with the fuel, to the upper part of the cupola.