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La présente invention concerne des procédés et ap- pareils de grillage et d'agglomération, plus particulièrement de minerais de fer et de substances semblables.
Un but important de l'invention consiste à proposer un moyen par lequel le grillage et l'agglomération peuvent être effectués par des opérations successives, avec une économie consi- dérable en ce qui concerne les besoins thermiques des opérations de cette nature, les frais de premier établissement et aussi les frais d'exploitation*
Selon la présente invention, un procédé de grillage et d'agglomération comprend les opérations consistant à déposer sur
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une sole, l'une sur l'autre, une couche de matière à griller et une couche de matière à agglomérer, à faire passer un moyen gazeux sensiblement non oxydant à travers la combinaison de couches,
dans des conditions telles qu'il se produise un grillage de la matière de la couche nommée en premier lieu et un chauffage préparatoire simultané de la matière de l'autre couche, et ensuite à faire pas- ser à travers la combinaison de couches ainsi traitée un moyen ga- zeux oxydant dans des conditions telles que ce dernier reprenne la chaleur de la couche nommée en premier lieu et effectue ensuite une agglomération de la matière de l'autre couche.
Selon un autre aspect de l'invention, un procédé de grillage et d'agglomération comprend les opérations consistant à former, sur une sole d'agglomération, une coucha de matière à ag- glomérer, à superposer, à cette coucheune couche de matière à griller, à déplacer les couches sur la sole à travers une zone de traitement dans laquelle un moyen gaz au::
sensiblement non oxydant est amené à passer à travers la combinaison de couches à une tempé- rature telle qu'il se produise un grillais de la matière de la cou- che supérieure et un chauffage préparatoire de la matière de l'au- tre couche et à déplacer ensuite, sur la même sole? les couches ainsi traitées ensemble, à travers uns ssconde zone de traitement dans laquelle un moyen gazeux oxydant; est amené à passer à travers la combinaison de couches, située dans la sone, à une température telle que ce dernier reprenne la chaleur de la couche superposée et effectue ensuite une agglor 'ration de la matière de l'autre cou- che.
Lors du traitement des couches par le moyen gazeux sensiblement non oxydant, les conditions peuvent être telles qu'il en résulte seulement un grillage de la couche nommée en premier lieu ou superposée. Toutefois, dans une variante. les conditions peuvent être telles qu'une agglomération résulte sur une partie de la profondeur de cette couche et un grillage sur, sensiblement,
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la partie restante de la profondeur de cette couche.. Dans le pre- mier cas,le moyen gazeux employé pour provoquer le grillage de la couche susdite peut être entièrement non oxydant, ou il peut com- prendre une proportion mineure de gaz oxydant ou d'air, pourvu que la température du moyen ne suffise pas à allumer le combustible solide de l'autre couche.
Dans la variante, le moyen gazeux corres- pondant devra être légèrement oxydant et ce d'une manière suffisan- te pour provoquer l'agglomération décrite dans la couche nommée en premier lieu ou superposée, mais non au point d'affecter défavora- blement le grillage, dans cette couche, d'où. il suit que le moyen doit avoir consommé son oxygène au moment où il atteint la partie de la couche à griller, ou bien que le moyen comporte, à ce moment, seulement une proportion mineure de gaz oxydant ou d'air et soit à une température trop basse pour l'agglomération car, comme on le comprend, le grillage requiert des conditions non oxydantes. Le terme de "sensiblement non oxydant" est employé ici pour indiquer que les conditions ici indiquées sont satisfaites.
L'appareil selon l'invention, utile pour effectuer le grillage et l'agglomération, comprend une sole, un moyen destiné à déposer sur cette sole, l'une sur l'autre, une couche de matière à griller et une couche de matière à agglomérer, un moyen destiné à fournir un moyen gazeux sensiblement non oxydant à la combinai- son de couches et à faire passer ce moyen à travers cette combinai son de couches dans des conditions telles qu'il se produise un grillage de la matière de la couche nommée en premier lieu, et un chauffage préparatoire simultané de la matière de l'autre couche, et un moyen destiné à fournir à la combinaison de couches et à fai- re passer à travers celle-ci, après qu'elle a été ainsi traitée,
un moyen gazeux oxydant dans des conditions telles que ce dernier reprenne la chaleur de la couche nommée en premier lieu et effectue ensuite une agglomération de la matière de l'autre couche.
Selon une construction préférée, un appareil utile
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pour le grillage et l'agglomération comprend une sole d'aggloméra- tion mobile, un moyen pour déposer sur la sole une couche de matiè- re à agglomérer, un moyen pour déposer sur cette couche une couche de matière à griller, un moyen agissant sur une région initiale de la sole pour établir une zone de traitement dans laquelle un moyen gazeux sensiblement non oxydant peut être amené à passer à travers la combinaison de couches à une température telle qu'il se produise un grillage de la matière de la couche supérieurs et un chauffage préparatoire de la matière de l'autre couche, et un mvn agissant sur une région de la sole, suivant sensiblement immédiatement ladi- te région initiale,
pour établir une seconde zone ci$ traitement dans laquelle un moyen gazeux oxydant peut être amené à passer à travers la combinaison de couches,située dans cette zone, à une température telle que ce dernier reprenne la chaleur de la couche grillée et effectue ensuite une agglomération de la matière de l'autre couche.
Dans l'appareil décrit ci-avant, le moyen destiné à fournir un moyen gazeux sensiblement non oxydant,par exemple une hotte d'apport destinée à ce dernier moyen et disposée dans la zone de traitement nommée en premier lieu, peut être construit de manière que, sensiblement, seul le grillage ait lieu dans la couche nommée en premier lieu ou couche supérieure, ou, dans une variante, de manière qu'une agglomération ait lieu sur une partie de la profondeur de cette couche st un grillage, sur, sensiblement, la partie restante de la profondeur de cette couche.
Des exemples spécifiques d'appareil selon l'inven- tion, destiné au traitement du minerai de fer, sont représentés schématiquement par les dessins annexés.
La figure 1 est une élévation en section représentant un exemple.
La figure 2 est une vue en perspective partielle, représentant un autre exemple.
La figure 3 est une élévation en section, représen- tant un troisième exemple.
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L'exemple représenté figure 1, qui sera décrit en se référant au traitement du minerai de fer, a la nature d'une machine d'agglomération du type rectiligne, comprenant une série sans fin de plateaux à roues 10 (dont quelques uns seulement sont représentés), mobiles sur des rails de guidage 11, comme l'indi- quent les flèches 12, et formant une sole d'agglomération sur le brin supérieur de la série. Il appartient évidemment à la pratique normale de l'agglomération de couvrir initialement la sole d'une couche de matière inerte ou de matière relativement inerte pour former un lit peu profond, destiné à la matière à traiter, et une trémie d'apport 13 de cette matière inerte est prévue au commen- cement du brin supérieur.
Selon la présente invention, on dispose à brève distance de la trémie 13, le long de la sole, d'abord une trémie d'apport 14 de matière à soumettre à l'agglomération et, à une brève distance après celle-ci, une trémie d'apport 15 de mine- rai brut. Un bec basculant ou un autre dispositif d'égalisation connu, indiqué en l6, est convenablement disposé à la sortie de ces deux trémies. Depuis un point situé juste au-delà de la trémie d'apport de minerai brut 15 jusqu'à un point situé environ à mi- chemin de la sole, cette dernière progresse sous une hotte 17 des- tinée à un moyen gazeux sensiblement non oxydant. Le reste de la sole est ouvert sur le dessus sur l'atmosphère voisine. Sous la sole. se trouve une série de boites d'aspiration 18 reliées en parallèle par une conduite 19 à un ventilateur aspirant 20.
Cette série de boites d'aspiration s'étend depuis la paroi arrière de la hotte 17, adjacente de la trémie d'apport de minerai de fer brut 15, jusqu'au bout éloigné de la sole. A ce bout éloigné, un tablier d'écrasement incliné vers l'avant et le bas,21, est prévu en asso- ciation avec un broyeur d'agglomérat 22, les deux organes se dé- chargeant sur un tamis 23, de préférence de ;/Sème de pouce.
En fonctionnement, les plateaux 10 du brin supé- rieur, en venant du brin inférieur ou da retour, sont d'abord cou- verts d'un lit peu profond et d'une couche de sole (non représen-
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tée) de matière inerte et, dans le présent cas, par exemple d'ag- glomérat, à l'aide de la trémie @3. La trémie suivante 14 fonction- ne pour déposer sur cette couche de sole une couche 24 contenant la matière à agglomérer. Cette couche est, do préférence et sensi- blement, un mélange de fines de minerai grillé d'une grosseur de -3/8 de pouce, d'agglomérat fin de grosseur semblable et d'une pe- tite proportion, soit 2 ou 3 %, de fraisil de coke.
Le mélange est convenablement conditionné avant son introduction dans l'ap- pareil, de manière à assurer la perméabilité maximum au courant d'air dans la couche 24. La quantité de coke dans ce mélange est très sensiblement inférieure à celle qui est normalement requise pour agglomérer un lit contenant les autres composants du mélange, car le supplément de chaleur, requis en plus de celle procurée par la petite quantité de coke, pour élever la couche à la température d'agglomération, est ajouté sous forme de pré-chauffage de l'air, ainsi qu'il va être décrit. La troisième trémie 15 fonctionne aussi pour déposer, sur la couche 24 du mélange à agglomérer, une couche 25 de minerai de fer brut ayant de préférence-3/0 de pouce de gros- seur.
La matière formant cette troisième couche est aussi convena- blement conditionnée pour procurer une perméabilité maximum au courant d'air dans la couche.
Comme le dépôt des diverses couches se poursuit, la double couche 24, 25 de mélange à agglomérer et de minerai brut est amenée sous la hotte 17 par la progression de la sole. Le moyen gazeux sensiblement non oxydant, contenu dans cette hotte, y est introduit à une température supérieure à la température de gril- lage (environ 800 C) et inférieure à la température d'aggloméra- tion (environ 1300 C) du minerai et, de préférence, supérieure à 1000 C.
Ce milieu gazeux, consistant par exemple en produits perdus de la combustion d'un gaz ou d'une huile, sans excès d'air, est aspiré à travera la double couche de minerai et de mélange
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d'agglomération par le ventilateur aspirant 20, ce qui provoque le grillage de la couche supérieure 25 de minerai et effectue un chauffage préparatoire de la matière de la couche 24, dans la zone A-B de la sole. Le ventilateur est actionné dans l'intervalle nor- mal d'agglomération, à savoir entre 10 et 40 pouces au manomètre à eau, selon les caractéristiques particulières des matières bru- tes introduites dans la machine.
La vitesse du mouvement des pla- teaux sur le brin actif ou supérieur de la machine serait réglée de manière que la température mesurée à la surface de séparation de la couche supérieure 25 (minerai brut) et la couche inférieure 24 (mélange d'agglomération) atteigne approximativement 800 à 900 C, sensiblement au point où les couches combinées sortent de sous la hotte en B, point auquel le grillage est sensiblement achevé.
Comme les couches combinées et respectivement gril- lée supérieure et préalablement chauffée inférieure poursuivent leur déplacement, l'air froid (c'est-à-dire à la température atmosphéri- que) est aspiré par le ventilateur aspirant à travers les couches, dans la zone B-C de la sole, située au-delà de la zone A-B sous- jacente à la hotte 17, où le grillage de la couche de minerai 25 a eu lieu. Cet air s'échauffe du fait de son passage à travers la couche supérieure 25 de minerai, déjà grillée, et, du fait de la température de cette couche, l'air a sensiblement une température de 800 à 900 au moment où il atteint la couche sous-jacente 24 de mélange d'agglomération.
A cette température, l'air allume le coke contenu dans le mélange d'agglomération et l'agglomération se pro- duit sur toute l'épaisseur de la couche, sous l'effet du ventila- teur aspirant 20. Le dessin représente diverses flèches, indiquant, de manière conventionnelle, la direction d'écoulement du moyen gazeux et des gaz aspirés; ainsi, les flèches 1 indiquent l'apport de gaz non oxydant à une température supérieure à 1000 C et les flèches 2 indiquent l'admission de l'air froid. Les flèches 1 peu- vent tout aussi bien représenter, dans une variante, des brûleurs
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servant à brûler des gaz perdus et à fournir ainsi le moyen gazeux sensiblement non oxydant.
L'agencement et la construction de l'ap- pareil est telle que l'agglomération de la matière de la couche inférieure soit terminée à la fin ou peu avant la fin de la seconde zone de traitement, c'est-à-dire à l'extrémité de la série de boî- tes d'aspiration 18, au bout avant de la sole, en C.
Le déplacement des plateaux 10 se poursuivant, les couches disposées sur la sole et consistant en une couche de mine- rai grillé et, en-dessous de celle-ci, en une couche de minerai aggloméré, se déchargent au bout avant de la machine sur le tablier d'écrasement 21 et passent par le broyu. d'agglomérat 22, comme l'indiquent d'autres flèches. Les matières sortent habituellement avec des grosseurs allant jusqu'à 4 pouces. L'agglomérat et le minerai grillé mélangés passent ensuite vers le tamis 23 qui sé- pare le minerai grillé (-3/8 de pouce) et les fines d'agglomérat (-3/8 de pouce). Ces matières passent ensuite,par une voie 3, vers un appareil de refroidissement ou d'extinction 26 et sont emmagasi- nées dans un système de trémies indiqué en 27.
Le gros agglomérat (-4 pouces) provenant du tamis 23 est acheminé, comme l'indique la flèche 28, vers un appareil convenable de refroidissement ou d'ex- tinction (non représenté) et peut être continûment fourni à un haut fourneau pour récupérer le fer de minerai.
On emploie de préférence un système d'au moins trois trémies, réglées par des dispositifs proportionneurs, en tant que système à trémies 27, pour les diverses matières à traiter qui doi- vent être fournies à la machine. Des trois trémies du système, cel- le qui est marquée 29 peut contenir les fines mélangées de minerai grillé et d'agglomérat provenant du tamis 23 et une autre trémie 30 peut contenir le coke fin; les matières de ces deux trémies peu- vent être combinées pour former le mélange d'agglomération, ainsi que l'indiquent la ligne 32 et les flèches respectives, ce qui constitue un processus à cycle fermé. La troisième trémie 36 peut contenir le minerai brut (-3/S de pouce) qui est achemina par la
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voie 33.
Le proportionnement relatif des diverses matières fournies par les trémies 29, 30 et 31 serait réglé, de manière que le système de traitement soit gardé, dans' un état d'équilibre, c'est-à-dire de manière que les fin@s de minerai grillé provenant de la couche supérieure 25 de la sole suffisent tout juste à former un mélange d'agglomération correctement proportionné avec les fines d'agglo- mérat renvoyées et le coke, fin.
La profondeur relative des deux couches 24, 25 des matières à traiter (minerai et mélange d'agglo- mération) est semblablement proportionnée pour assurer un grillage efficace de- la couche supérieure et une consommation minimum de coke employé dans le mélange d'agglomération Evidemment, d'autres combustibles solides que le coke peuvent être employés pour le mélange dagglomération. avec des résultats semblables.
Il faut observer que la machine ainsi décrite pro- cure une économie désirable de chaleur pendant la phase du grilla- ge. Cela est dû au fait que les gaz ne sont pas rejetés après avoir effectué le grillage du minerai dans la zone A-B, mais sont emplo- yés dans cette zone à chauffer le lit d'agglomération 24, dans la- quelle une transmissiez de chaleur très efficace a lieu des gaz à la couche. La température des gaz perdus en-dessous du lit d'ag- glomérat, dans cette zone, a été trouvée être inférieure à 50 C au cours d'essais, ce qui, évidemment, est aussi bon pour le venti- lateur, car les gaz chauds provenant de la zone B-C ne font augmen- ter la température moyenne au ventilateur, selon les essais, qu'à environ 150 C. Il s'ensuit aussi que les pertes de la machine par radiation sont faibles.
Une économie avantageuse de la chaleur requise pour l'agglomération se produit aussi du fait que le séchage du mélange d'agglomération a lieu pendant la période de grillage de la couche supérieure, dans la zone A-B, tandis que, pendant la période d'ag- glomération ( zone B-C), l'air d'agglomération est pré-chauffé à environ 800 à 900 C par son passage à travers la couche grillée.
En outre, en plus du fait qu'il faut moins de combustible d'agglo-
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mération, comme il a déjà été dit, on ne doit pas employer de com- bustible d'allumage en vue de l'agglomération, ce qui constitue une économie supplémentaire de combustible-
Outre ce qui précède, il faut observer qu'on réalise une économie d'investissement et de frais d'exploitation du fait de l'emploi d'une seule machine apte à griller et à agglomérer le minerai. Pour une raison semblable, il se produit des volumes, moindres de gaz perdus et il se produit une perte moindre de la chaleur contenue dans le minerai grillé sortant de la machine-
Il est entendu que l'exemple spécifique d'appareil est destiné au cas où seule une opération de grillage est requise pour la couche supérieure 25.
Pour obtenir une agglomération sur une partie de la profondeur de cette couche et un grillage dans, sensiblement, la partie restante de la profondeur de cette couche, comme il a été dit ci-.avant, on peut employer un appareil d'une construction généralement semblable. Les modifications qui seraient requises comprennent l'adaptation des dispositifs d'apport, en 14 et 15, effectuée de manière à déposer deux couches de matière, sur une profondeur appropriée et à garder l'équilibre entre elles.
Il serait aussi nécessaire d'assurer que la hotte 17, destinée au moyen gazeux sensiblement non oxydant convienne à la température supérieure requise de ce moyen, c'est-à-dire supérieure à 1300 G.
En outre, le ventilateur aspirant 20 et les boîtes d'aspiration 18 doivent être appropriés aux conditions de fonctionnement, de même que doivent l'être les dispositifs proportionneurs d'apport, en 29, 30. Le procédé est de préférence tel que, dans la couche supérieure 25, environ la moitié supérieure de la profondeur de cette couche soit soumise à l'agglomération et environ la moitié inférieure au grillage, dans la première zone de traitement A-B. L'agglomération ayant lieu dans cette couche 25 s'inhibe ou cesse évidemment dans la seconde zone de traitement B-C où l'air froid est le moyen de traitement gazeux.
Néanmoins, il faut observer que la température de la partie agglomérée supérieure de la couche supérieure dans
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cette zone de traitement est telle qu'elle chauffe l'air, ce qui facilite l'agglomération de la couche inférieure 24. Le chauffage préparatoire de la couche inférieure de la première zone de trai- tement est aussi semblablement facilité, de manière qu'en somme, le traitement des couches combinées, dans son ensemble, peut être accéléré.
A la fin du déplacement des matières traitées sur la sole, le tamis 23 sépare la grosse matière agglomérée de la matière grillée et de l'agglomérat fins ; peut alors disposer du premier agglomérat et emmagasiner pour remise en cycle le minerai grillé et l'agglomérat fin, tout ce d'une manière semblable à celle qui est décrite en se référant au premier exemple spécifique.
De pré- férence, la couche supérieure 25 est plus épaisse que la couche inférieure 24 du fait que le moyen gazeux sensiblement non oxydant doit être initialement'à une température supérieure que la tempéra- ture de grillage, de manière à produire l'agglomération sur une partie de la profondeur de la couche supérieure et être néanmoins ramenée au niveau de grillage dans la partie restante de l'épais- seur, pour atteindre finalement la couche inférieure à une tempéra- ture appropriée à son chauffage préparatoire, de façon à rendre cette couche inférieure prête pour l'agglomération subséquente dans la zone B-C. L'agglomération de la couche supérieure sur une partie de sa profondeur ne présente aucun désavantage pour l'agglomération subséquente de l'autre couche.
Ni le coke, ni un autre combustible d'agglomération ne sont requis dans la couche supérieure pour l'ag- glomération de cette couche, le gaz sensiblement non oxydant, four- ni à une température sensiblement égale à la température d'agglomé- ration et comportant de préférence de* produits azeux perdus de la combustion d'un gaz ou d'une huile contenant une proportion mi- neure d'air, étant employé comme combustible de remplacement. Dans la mise en oeuvre d'ensemble de l'invention à l'aide de cet appa- reil, on obtient un pourcentage plus élevé de produit aggloméré pour toute teneur prédéterminée de l'autre couche en combustible d'agglomération, ce qui donne lieu à une économie de combustible
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d'agglomération.
L'invention ne se limite pas à l'exemple d'appareil décrit en se référant à la figure 1, car d'autres constructions sont possibles sans s'écarter du domaine de l'invention. Par exem- ple, il serait possible d'appliquer le procédé selon l'invention dans des machines d'agglomération à table rotative et dans des appareils d'agglomération à cuve. En ce qui concerne les machines à table rotative, une disposition de l'appareil, semblable à celle qui a été décrite, peut être employée, sauf que les parties seraient agencées en cercle, pour ainsi dire. L'exemple d'appareil représen- té figure 2 représente cet aspect de l'invention.
Dans cette figu- re, la table rotative, comprenant une sole annulaire à côtés dres- sés, est indiquée en 10a, mais on y emploie d'autres éléments de nature semblable à celle de l'appareil de la figure 1 et qui sont donc désignés par les mêmes références que figure 1. La direction de la rotation de la table est indiquée par la flèche 12a. La re- présentation des boites d'aspiration est aussi incomplète, comme on le voit, et il y a une boîte de plus, 18a, destinée à l'assai- nissement et disposée au-delà du couloir 35 dans lequel les matiè- res provenant des couches 24,25 sont introduites après l'achève- ment de leur traitement, en vue de leur acheminement vers le ta- blier d'écrasement 21 et le tamis 23.
On peut pourvoir (mais le dessin ne le montre pas) au dépôt initial d'une couche de sole inerte ou sensiblement inerte sur la table 10a, comme l'indique la figure 1. Dans les appareils d'agglomération à cuve, la cons- truction peut être avantageusement selon la figure 3 dans laquelle la cuve, comportant une sole à côtés dressés, est indiquée en 40.
Comme d'habitude, la cuve serait agencée pour basculer pour dé- charger les matières traitées, de sorte que le traitement n'est pas continu comme c'est le cas des machines d'agglomération recti- lignes ou à table rotative. Figure 3, un chariot de chargement 41 est employé pour amener les matières des couches respectives 24, 25, en deux opérations successives, des trémies 14 et 15, à la cuve 40.
En outre, un chariot à brûleurs de gaz 42, faisant fonc- @
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tion de hotte mobile 17a et pourvu de brûleurs intérieurs, dispo- sés par exemple aux points indiqués par les flèches figurant au- dessus de la hotte, est employé à fournir le moyen gazeux sensible- ment non oxydant pour le grillage ou l'agglomération partielle et le grillage partiel de la couche supérieure 25 et le préchauffage de la couche inférieure 24. Une couche de sole peut être employée comme ci-avant. Après l'achèvement des opérations précitées,le cha- riot à brûleurs de gaz est roulé à l'écart, par exemple vers la po- sition représentée en chaînette, et ensuite, on procède à l'agglo- mération de la couche 24 par l'air aspiré par le ventilateur 20 à travers les couches.
D'autres éléments, semblables à ceux décrits ci-avant, portent des références semblables.
En mettant le procédé selon l'invention en oeuvre, il n'est pas essentiel d'aspirer le moyen gazeux sensiblement non oxydant et le moyen gazeux oxydant ou l'air à travers les couches, car l'agencement pourrait être tel qu'ils soient refoulés sous pres- sion à travers les couches, ainsi qu'on le comprend bien.
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