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L'enrichissement de l'air soufflé, par de l'oxygène, lors de l'élaboration,de l'acier au convertisseur, apporte avec lui la possibilité de travailler des quantités importantes de minerai en qualité de matière additiorrelle , et d'obtenir
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ainsi immédiatement;, en évitant le haut-fourneau, des quantités complémentaires d'acier à partir du minerai.
.Le procédé connu fonte-minerai réalisé au four j sole permet la valorisation de notables quantités de minerai. L'augmentation atteinte dans ces procédés d'élaboration de l'acies en raison de l'addition de minerai se manifeste très favorablement sur leur effet économique.
Toutefois, dans le cas de ces procédés, des limites relativement étroites sont posées au choix des minerais d'addition, beaucoup de sortes de minerais qui peuvent en eux-mêmes être envisagés comme matières additionnelles contiennent du fluor qui, pendant l'affinage au convertisseur ou au four à sol, passe pratiquement en totalité dans les scories. Les scories phosphatées se produisant dans le procédé Thomas ou le procédé fonte-minerai comme sous-produit de valeuer et qui sont employées comme engrais, voient leur action fertilisante diminuer fortement du fait de la présence d'une certaine proportion de fluor, étant donné que le fluor réduit la solubilité, dans le sol, de l'acide phosphorique contenu dans les scories.
Cette solubilité se comporte d'une façon analogue à celle dans l'acide citrique à 2 %, qui est déterminée au laboratoire, et est désignée sous le nom de "solubilité à l'acide citrique".
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L'abaissement de la solubilité de -l'acide phosphorique, du fait de la teneur en fluor' du minerai, influence la valeur marchande des scories phosphatées, dans une mesure importante, quand la.teneur des scories en fluor dépasse environ 0,04 %.
On n'a pas manqué de faire des essais en vue de la mise en oeuvre de procédés d'élaboration de l'acier travaillant avec des fontes riches en'phosphore sous addition de minerai contenant du fluor, de manière à ce que les scories produites présentent, à côté d'une teneur relativement élevée en 'phosphore total, une bonne solubilité dans l'acide citrique.
On a reconnu par quelles conditions de travail on peut atteindre des teneurs relativement fortes en acide phosphorique total ( par exemple par des teneurs élevées correspondantes en phosphore dans la fonte), mais on n'a pu trouver de conditions de travail qui auraient permis dans l'affinage par soufflage ou au four à sole, en utilisant des quantités importantes de minerais contenant du fluor, d'obtenir aussi des solubilités élevées des scories dans l'acide citrique, On devait donc pratiquement renoncer à une utilisation des minerais d'affinage contenant du fluor dans les procédés connus, précités, pour l'élaboration, de l'acier, quand ils doivent fournir comme sous-produit une scorie phosphatée vendable.avantageusement, même quand le reste de la composition chimique des minerais additionnels,
tel que.
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forte teneur en fer et basse teneur en soufre, et leurs propriétés physiques, par exemple poids spécifique, division, résistance à l'effrittement, etc... éventuellement associées avec un bas prix du fait de conditions de transport favorables, feraient paraître leur utilisation très intéressante.
D'une façon surprenante, il est apparu que, dans le cas de l'affinage des fontes avec addition de minerai contenant du fluor, et cela, même en quantités telles que celles qui sont usuelles comme additions de minerai dans le cas de l'affinage à l'oxygène au convertisseur Thomas, on obtient dans la scorie produite une teneur élevée en acide phosphorique total, avec une portion élevée d'acide phosphorique soluble dans l'acide citrique, quand on effectue l'opération d'affinage dans un tambour garni de matière réfractaire, tournant autour d'un axe horizontal ou pratiquement horizontal, dans lequel l'agent d'affinage enrichi d'oxygène, de préférence d'oxygène industriellement pur, est soufflé au moyen de tuyères qui pénètrent à l'intérieur du tambour par des ouvertures pratiquées dans ses parois frontales,
et qui sont immergées à partir d'en haut à travers la couche de scorie, de préférence obliquement, sous la surface du bain.
Il résulte d'essais que, contrairement aux procédés basiques d'élaboration de l'acier, réalisés dans le convertisseur ou le four à sole, dans lesquels le fluor apporté par le minerai passe d'une façon pratiquement intégrale dans la scorie,
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@ suivant le procédé 'proposé suivant l'invention, une fraction seulement du fluor apporté avec les additions se retrouve dans les scories.
Une part importante du fluor qui, selon les conditions de travail régnant chaque fois, comme: composition de la fonte, quantité de scories, quantité amenée d'oxygène d'affinage par unité de temps, etc.., présente certaines variations, et est de l'ordre de grandeur d'environ 50 à 70 %, est éliminée dans le cas du procédé proposé suivant l'invention.
Avec le procédé suivant l'invention, on peut donc valoriser dans une large mesure comme matières additionnelles des minerais dont l'emploi, dans les procédés de production d'acier usuels jusqu'ici, est exclu, avec les fontes phosphoreuses, en raison de leur teneur en fluor.
Mais le procédé propos ensuivant l'invention offre aussi une grande latitude en ce qui concerne le reste de la composition chimique des minerais à utiliser. Le phosphore présent dans le minerai n'agit que favorablement: il élève la teneur totale de la scorie en acide phosphorique et, pendant l'affinage, il est transformé en une forme soluble dans l'acide citrique. La présence de la silice dans les limites usuelles est avantageuse, étant donné que la silice exerce, ainsi qu'il est connu, une influence favorable sur la solubilité dans l'acide citrique. Même les minerais contenant les alcalis, par exemple des silicates alcalins qui ne conviennent pas pour le travail au haut-fourneau, ne sont pas nuisibles au procédé suivant l'invention.
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Ce. indique ci-après un exe'rule de réalisation du a'cc ¯.: suivant 1 ' invention .
Jans le récipient tournant d'affinage, à revêtement basique, on à introduit :
3,1 tonnes de chaux vive de qualité usuelle, avec une
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-teneur en fluor de u,C1 /a, 3,1 tonnes de calamine avec 7 ,.; de .3, Lt'4- ;'j de 1, 0,03 de t, 0,2 - de 3iOQ (hamidité z 10 il tonnes d'un minerai avec 60 ,o de Fe, û,2 J ue z:, 2 '. de 1 , 3 "; de 1-iio 6 de #n:;, 0,035 ';#> de .3, 0,35 % de ensuite
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On y a jouter 5 tonnes de fonte, avec :
3,79 % de 0,30 % de Si
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'f , C4 % de l'jn 1,85 % de 0,054- % de S
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-puis, après introduct-ion des tuyères i-.e'éns, on affine avec de ..t0''21e lrÛ:zstri 1"¯'??:txû pur', pendant 53 siestes.
La prise d'essai finale, de l'acier élabore avait avant d6soy--,-,A-ation), la cerroosition saiveite
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C 0,07 i'J ui 0,003 fi Mn 0, 29 f P 0,009 %
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i3 o, 025 ±
N 0,006 % On a coulé ensuite l'acier, reçu la scorie ( environ 11.000 kg) dans le récipient à scories puis, après refroidissement, on l'a concassée, puis broyée. La scorie 'broyée, qui présentait une teneur en fines de 76,6 %, contenait 20 % d'acide phosphorique total, avec une
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solubilité dans l'acide citrique de 7,4 #/.?.
Sa teneur en fluor s'élevait à 0,035 %. uant au reste, elle présentait la composition ci-dessous: Fe 12,40 %
MnO 7,21 %
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,.'1Ü, 'lo, C'0 ;o CaO 40,30 % Quand, au lieu d'élaborer de l'-acier, on produit du métal
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pour les fours Siemens-Martin ou les fours électriques, qui contient par exemple environ 1- , de (] et cl,2 - 0,-'- #î> dé on interrompt l'opération d'affinage après qu'on a ajouté 2,5 tonnes de en aux et qu'on a fait passer de l'oxygène pendant 35-40 minutes.
La scorie produite contient plus d'acide phosphorique total que clans l'exemple précédemment
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exposé d cause de l'addition de chaux, ccnpaaGit,rc;eit -las
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faible,. On obtient des teneurs de 20 à 25 % en acide phosphorique. La solubilité dans l'acide citrique se tient à environ 36 %, la teneur en fluor à 0,035 %. :La teneur en fer de cettescorie s'élève à environ 7 %.
Le procédé suivant l'invention offre à l'aciériste, dans de larges limites, des possibilités de variations dans le mode de fusion, .Ainsi, il est par exemple possible d'appliquer à l'élaboration de l'acier un mode de travail dans lequel la scorie est éliminée à un instant où la plus grande partie du phosphore contenu dans la fonte est déjà oxydée, mais où l'opération d'affinage n'est pas encore terminée. Après élimination de la scorie, on ajoute encore une minime quantitéde chaux:, termine l'affinage et coule l'acier tandis que la scorie dem@ are dans le four pour la prochaine fusion.
Dans le cas de cette manière de procéder, on obtient une scorie phosphatée particulièrement intéressante en ce qui concerne l'acide phosphorique total et la solubilité dans l'acide citrique, qui se distinguede plus par de basses teneurs en for.
Mais, par exemple quand on dispose d'une fonte possédant des teneurs en phosphore trop faibles pour atteindre une scorie phosphatée intéressante, il est aussi possible, pour améliorer le bilan du phosphore, de travailler des phosphates bruts dans le récipient rotatif d'affinage.
En tout cas, lors de la réalisation de l'opération d'affinage dans un récipient retatf -d'affinage, dans lequel on souffle l'agent d'affinage riche en oxygême au moyen de tugères immergeant an- dessous de la surface du bain, lama@eure partis du fluor apporté avec
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les matières additionnelles est éliminée pendant l'affinage,
de sorte qu'on évite au maximum que l'action fertilisante des scories phosphatées produites soit affectée par le fait que la solubilité dans l'acide citrique est abaissée par des teneurs nuisibles en fluor.
Il est déjà connu d'éliminer le fluor des phosphates en fusion. Ainsi, on a ajouté.des phosphates bruts contenant du fluor à une masse fondue d'un convertisseur et l'on a ajouté de nouveau la scorie formée, qui ne possède qu'une faible solubilité dans l'acide citrique, à d'autres fontes traitées suivant le procédé Thomas, lors du soufflage de celles-ci, le fluor étant éliminée et la scorie amenée à une haute solubilité dans l'acide citrique .
Contrairement à cela, suivant l'invention, lors de l'élaboration de l'acier à partir de fontes phosphoreuses on utilisant des quantités importantes de minerai d'affinage renfermant du fluor, on obtient en'une seule phase de travail, en même temps que l'élaboration de l' acier, sans devoir prendre des mesures particulières pour éliminer le fluor de la charge, une scorie phosphatée riche en acide phosphorique et d'une grande solubilité dans l'acide citrique .