BE542022A - - Google Patents

Description

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   La présente invention est relative à un procédé de réduction à basses températures de minerais de fer. Elle con= cerne   également un   dispositif pour'la mise en oeuvre de ce procédé.. 



     . De   paillettes de minerais de fer aisément oxydables. comme par exemple, de l'hématite, de la goetite et de la   li@@=   nite, on peut obtenir, dans le processus d'oxydation, de l'oxy de ferrique   FeO-   brun et magnétique. Cette oxydation doit s'effectuer à des températures comprises entre 350 et 270 C 

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 avec refroidissement simultané, afin que la forme -ne donne pas lieu par réversion à la forme 
La forme se laisse aisément séparer magnétiquement de la gangue rocheuse, un procédé mécanique pouvant être mis en oeuvre dans le désintégrateur. 



   Durant la réduction du minerais en fer, il se produit, par de l'oxyde de carbone (00) à une température de 160  C une      couche noire de fer à la surface du   Fe203-.   La poursuite de la! réduction par.,le 00 ne s'effectue que lentement. Ceci s'ex- plique'par le.dégagement lent du CO2 naissant des microcristal-   lites,de     l'oxyde 'de   fer. 



   L'invention a notamment pour objet un procédé par le- quel la poudre d'oxyde de fer est mise en contact, par mélange et tourbillonnement, avec de la fine poussière de bitume ou de charbon à teneur en gaz, à des températures de réduction compri- ses entre 350 et 450 C. On réduit également d'autres oxydes, minerais et concentrés de fer par ce procédé, avec augmentation de la température à 640 c. 



   Pour maintenir le contact entre le charbon et l'oxyde de fer, la réduction est effectuée avec giration constante au moyen. d'un dispositif de tourbillonnement étagé faisant égale- ment l'objet de l'invention. Dans pareil cas, la combustion du ,carbone ou   de¯1'oxyde   de carbone s'effectue simultanément et sans flamme à de;.basses températures. 



   On sait   qu'à   des températures supérieures à   300 C,   on 'obtient une poudre noire et libre de fer par l'oxydation de pail- lettes de Fe3O4. Il se, peut toutefois que cette poudre noire de fer, en raison de sa couche superficielle microuristalline, ne   ' se   laisse pas, telle quelle, réduire aisément en fer, comme l'oxyde brun   Fe203- .   Durant la réduction, en partant de Fe3O4, toutes les parties du produit s'agglomèrent et forment de l'oxy- de ferreux FeO durant la phase de concrétion. 

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    Le procédé de réduction selon l'invention, ainsi qu'une forme de réalisation d'un'four pour la mise en oeuvre dudit :procédé sont décrits ci-après, à titre nullement limitatif, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels : La figure 1 est un diagramme en coordonnées verticales dans lequel les courbes indiquent en ordonnées la température et en abscisses le rendement en fer pur; La figure 2 est une vue en coupe axiale d'un four à tourbillonnement'étage pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention; et La figure 3 est une vue analogue considérée selon un plan perpendiculaire au plan de coupe de la.fig. 2. 



  Dans la fig. 1 , les courbes 1 et 2 se rapportent à de l'oxyde ferrique Fe203-, dont une mince couche immobile est traitée à des températures croissantes, durant 15 à 30 minutes environ, par un gaz,contenant 30% de CO. A la température de 400  C, on peut observer la formation de Fe3O4 Déjà en-dessous de 600 C commence la formation d'oxyde'ferreux FeO. Au-delà de la ligne A-B commence, sous l'influence du FeO, une zone concentrée de scories entravant sensiblement le processus de réduction. 



  Egalement par un traitement plus rapide de Fe2O3-, 2 3 ¯, correspondant à la courbe 3 de la fig. 1, on atteint la zone de - scories en 15-minutes. Durant un traitement de 30 minutes, correspondant à la courbe 4, on obtient, par une lente élévation .. des températures, 100% de poudre de fer pur. 



  Par un traitement du Fe2O3-Ó mis en briquettes, selon un procédé de tourbillonnement étagé à environ 725 C et avec addition de CO, on obtient en 7 minutes 40% de fer pur. En em- ployant des paillettes de Fe3O4, le rendement atteint est de 50% de fer pur. 



  Ces deux exemples accusent une vitesse de réduction de trois à quatre fois supérieure celle réalisée avec une poudre immobile.   

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   L'application du procédé de tourbillonnement étagé avec addition de carbone à la réduction de Fe2O3 donne lieu, en 
10 minutes seulement,   à l'obtention   de fer, peur une tempére= ture d'environ 540 C, correspondant   à.-la   courbe inférieure 4. 



   Dans l'emploi d'un   mélange, comportant. 50%-de   Fe2O3-Ó, la for- mation de fer commence, selon la courbe 5, à une température -de 640 C. 



  Le four à   tourbillonnement étage   11, représenté en poupe verticale dans les fig. 2 et 3, comporte   .de.s   organes de tourbillonnement'12, en forme de rigole, longitudinaux, hori-   zontaux,   parallèles et superposés en étages. Des distributeurs      de peurssière 13 sont disposés au-dessus de l'étage supérieur '   constitué'par.les;organes   de   tourbillonnement   12 et en-dessous de bouches 14 d'amerée pneumatique de Fe2O3 provenant d'une trémie 15 et, additionné de gaz,   passait   par une conduite 29. 



   La matière', déversée par   les couches   d'amenée 14, est   échauffée par du gaz venant du bas et) montant à contre-courant par rapport à la poudre d'oxyde de fer qui tombe ; ellese mêle   au gaz, dont 500 m3 sont nécessaires pour une tonne de fer, et qui en ordre principal a une teneur en CO, CO2, H et Az. A bas- ses températures; le CO est transformé par l'oxyde de fer en 
CO2 et, ainsi, ne se perd pas. 



   La matière comportant de l'oxyde de fer Fe2O3 tombe sur les organes de tourbillonnement 12 de l'étage supérieur et ensuite, par dès intervalles 17 laissés libres entre ceux-ci, sur.les organes identiques sous-jacents. Au-dessus de chaque canal répartiteur 16, axial . un organe de tourbillonnement 12, est disposée une 'couverture ou analogue ayant des parois   incli-   ,nées vers le haut et jointives en un plan perpendiculaire à l'axe dudit canal. 



   Au moyen d'une soufflerie ou   d'un   compresseur   d'air   18, du charbon pulvérisé mélé à   du.gaz   et provenant de trémies 22 

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 comportant des injecteurs 23 passe par des conduites de   distri-   bution 19 et, par des tuyaux   24,-est   amené dans les canaux répartiteurs 16 des différents organes -de tourbillonnement 12 superposés et successifs, où il prend'une autre direction et est soufflé vers le haut avec   giration,par   le courant de gaz. 



   Les conduites d'amenée 19 sont dotées de soupapes d'étrangle- ment 20 qui, par une chaîne sans fin   21, et   par un dispositif      mécanique d'actionnement, sont ouvertes et fermées automatique- ment de façon intermittente. Pendant la fermeture' des soupapes 
20 et avant leur ouverture, la matière venant du haut et pas- sant entre les intervalles 17 tombe sur les étages inférieurs 
12. Finalement, la poudre de fer réduite passe dans un refroi- disseur tubulaire 25, où sa température se réduit à moins de 
100 C, et aboutit à la partie inférieure du four   d'où   elle est évacuée par un canal 26,   grce   à un moyen hydraulique 34. Par une conduite 27 du gaz de réchauffement est introduit à la par- tie inférieure du four.

   Le charbon pulvérisé et la matière, sous forme granuleuse, à réduire sont,   avec   le gaz, envoyés pneuma- tiquement et en quantités nécessaires depuis les trémies 15 par les conduites tubulaires 29. 



   Sous l'étage inférieur de tourbillonnement 12 et avant le refroidisseur.25, la matière qui tombe est amenée à une tem- pérature plus élevée par les flammes de   brûleurs   30, et de la soude ainsi que du CO3, sous forme pulvérisée se trouvant dans une trémie 31 comportant un injecteur 33, sont introduits, avec du'gaz, par la conduite 32. Il se produit ainsi un fin revête- ment vitrifié formé de cendres et de résidus de gangue rocheuse, à environ 700 C, sur la surface de la poussière de fer. Après refroidissement, la matière est réduite en petits morceaux dans des désintégrateurs, et la poudre de fer pur est séparée dans un séparateur magnétique. Elle peut également être envoyée   direc-     tement a   la fonderie.

   Le gaz nécessaire au chauffage et à la ré- duction est produit dans un générateur approprié et séparé. 

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   La réduction exige, par poids de fer, environ 12% de carbone sous forme de charbon. Lorsque le carbone est, employé sous forme-de 00, il faut   le'doublé   de la quantité de-ce com- posé de carbone, sous forme de gaz, pour un même poids de fer. 



   La réduction d'autrès minerais de fer, comme, par exemple, de résidus de magnétite et de pyrite, peut être réa- lisée de la façon indiquée ci-après. Ces minerais, en poudre et d'une teneur maximum de 30% d'oxyde de fer sont mis avec   'du   charbon pulvérisé sous forme de briquettes   et . ensuite   brû- .lés   dans   un haut-fourneau, four à cuve ou à cubilot.   L'avan-   tage réside dans; le fait que le processus de réduction se pour-   : .    suit même à basses températures et que seul du fer est extrait      par fusion   'de   la gangue, sans sucune teneur en oxygène. De ce   fait,' la   consommation en combustible est réduite. 



   La formation progressive de fer commence à la surface, tandis que du Fe2O3- brun s'observe à l'intérieur des granules. 



   Le procédé d'obtention de l'oxyde de fer brun pour la production de fer pur en partant de paillettes de Fe3O4 ne peut être exécuté qu'avec un abaissement de la température de 350 à.   27000.--Dans   ce cas, il est recommandable d'employer le même-four à tourbillonnement étagé. Etant donné que la matière doit être fortement   refroidie, on   libère dans ce procédé beau- coup d'énergie thermique. 



   L'avantage de l'invention consiste'dans le fait que la réduction continue sur la base du contact du Fe2O3 avec du charbon pulvérisé est poursuivie à des températures restant en-deçà de la zone de concrétion ( courbe A-B de la fig. 1 ), de préférence toutefois à des températures allant de 350 à   '540 0;   par adjonction d'autres oxydes de fer les températures montent à environ   64000.-Dans   le cas de l'espèce, la réduction. s'effectue en 10 minutes, environ.      

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   Les   impuretés   qui, à ces températures, 'Pénètrent dans le fer doivent être éliminées. Des sulfures sont enlevés par séparation magnétique. Des minerais à teneur en phosphte, préalablement à la production'de Fe2O3 ne sont rendus uti-   lisables   pour l'application du   procédé qu'après   un traitement assez long, à une température de 650 C, par des alcalins ou des résidus alcalins de .bauxite et par un lessivage de l'ortho-      phosphate trisodique Na3PO4. 



   Le charbon, porté au rouge blanc et soumis aux basses      -températures -développées dans le procédé, n'est pas absorbé par le fer. 



   La constitution de petites briquettes contenant du charbon est'recommandable pour faciliter l'application du pro- cédé en four à cuve, par exemple dans la mise en oeuvre de mi- nerais de manganèse. 



   Dans le traitement final.de la poudre de fer avec en- viron 0,1% de Na2CO3, celui-ci est ajouté à une température su- périeure à   600 C,   le Na2CO3, la gangue résiduelle et les cendres de charbon pouvant être   magnétiquement   séparés et émiettés. Des   accélérateurs .de   réduction connus, comme du bois pulvérisé, du lait'de chaux et de la vapeur d'eau peuvent être ajoutés.'En particulier, 'vers la fin du processus dé réduction, de la vapeur d'eau est nécessaire pour se débarrasser des croûtes ou analogues à teneur en oxygène.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS 1. Procédé de réduction de minerais de fer, en particu- lier d'oxyde de fer .brun magnétique ou Fe2O3 caractérisé en ce que, d'une part, la matière à réduire, se présentant sous forme pulvérisée ou granuleuse, et,'d'autre part, du charbon pulvérisé sont mélangea séparément à du gaz; les deux mélanges ainsi obtenus sont mis en contact intimé à une température in- férieure à 200 C et, avec brassage et tourbillonnement cons- tants, sont soumis'à une température de réduction de 350 à 540 C, la combustion de l'oxyde de carbone étant opérée à une température inférieure, de préférence, située en-dessous de 500 C.

   2/. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que d'autres oxydes, minerais ou concentrés de fer provenant de l'hématite, ou des granules magnétiques de fer sont ajoutés au mélange d'oxyde de fer. et de charbon pulvérisé pendant le pro- cessus de réduction et, à une température en élévation jusqu'à 640 C environ, toutes les matières sont mélangées à du charbon pulvérisé et soumises à tourbillonnement.

   3/. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'avant son traitement, la matière ou oxyde de fer à réduire est agglomérée en petites briquettes qui sont soumises au pro- :. cédé de réduction.

   4/. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'aux petites briquettes de matière ou oxyde de fer à réduire sont ajoutés d'autres oxydes et concentrés de fer avec des li- ante pendant le .processus de réduction, l'ensemble 'étant m'élan- gé et tourbillonné à une température de réduction de 350 à 540 C. <Desc/Clms Page number 9>

   5/. Four à tourbillonnement étagé pour la mise en oeuvre du'procédé selon l'une ou-l'autre des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il.comporte un certain nombre d'organes de tourbillonnement horizontaux, superposés et disposés en couches, dont chacune est formée d'une 'série de canaux de ré- partition, au-dessus de la couche supérieure desquels sont disposés des organes pneumatiques d'admission pour la matière réduire et, entre ceux-ci et ladite couche supérieure de Canaux de répartition, un dispositif de répartition, dans lequel, entre.

   des canaux de répartition voisins et faisant partie d'une mêmecouche, sont disposés des passages pour la ratière qui tombe, les canaux.de répartition étant réunis à des moyens pneumatiques d'admission pour le charbon pulvérisé et le gaz, moyens qui, de façon intermittente et en des espaces de temps déterminés, envoient le mélange de oharbon pulvérisé et de gaz dans les canaux de répartition, de bas en haut et à contre-courant de la matière qui tombe.

   6/. Four selon la revendication 5, caractérisé en ce que les organes pneumatiques d'admission pour la matière à réduire consistent en,un réservoir pour la matière à l'état pulvérulent ou granuleux, un injecteur et une conduite d'amenée comportant plusieurs bouches de déversement ou analogues pour la matière mélangée au gaz., 7/.

   Four selon la revendication 5, caractérisé en ce que les organes pneumatiques d'admission pour le mélange de char- ben pulvérisé et de gaz consistent en une soufflerie ou un compresseur d'air, des réservoirs à oharbon pulvérisé compor- tant au moins un injecteur, des canaux ou tuyaux de liaison et, dans ces derniers, des soupapes d'étranglement reliées à un moyen d'actionnement commun par lequel lesdites soupapes sont ensemble, automatiquement et.4 des Intervalles de tempe déterminés, alternativement ouvertes et fermées. <Desc/Clms Page number 10>

   8/. Four selon la revendication 5, caractérisé en ce que les canaux de répartition 's'étendent sur la surface transver- sale du four, ne sont ouverts que vers le haut et, au-dessus d'un canal ou tube d'amenée du mélange de charbon pulvérisé et de gaz que chacun d'eux comporte, ils présentent longitu- dinalement un toit ou chapeau dont les parois sont inclinées vers le haut et qui est moins large à sa base que la distance séparant les parois opposées de deux toits ou chapeaux voisins.

   9/. Four seon la revendication 5, caractérisé en ce qu'en- - dessous de la rangée inférieure de canaux de répartition sont disposés des brûleurs.pour le chauffage supplémentaire de la matière qui tombe et qui, dans le four, est mélangée au char- bon pulvérisé et tourbillonnée.

   10/. Four selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'en-. dessous de la rangée inférieure de canaux de répartition sont disposés des moyens pour l'admission de matièrès'additionnelles, tels de la soude et du gaz.

   11/. Four selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'en- dessous de la rangée inférieure de canaux de répartition sont disposés des moyens pour refroidir la matière traitée ainsi que des moyens pour évacuer la matière réduite.

   12/. Procédé: de réduction à basses températures de minerais de fer, en substance tel que décrit ci-avant.

   13/. ' Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 12, en substance tel que décrit ci-avant et EMI10.1 représenté.sohématiquement aux dessins annexée..