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La présente invention concerne la fabrication de la fonte à partir de minerai et d'un agent réducteur solide, en formant avec le mélange 'de' ces éléments des agglomérés, qu'on fait ensuite brûler sous l'action d'un courant d'air forcé en les réduisant ainsi en partie et en les faisant
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fortement adhérer par une première opération de chauffage, puis en les chauffant de nouveau dans un four de fusion pour les réduire finalement, les fondre,les carburer et obtenir la fonte sous forme de produit.
Suivant une caractéristique de l'invention, le procé déd de fabrication de la fonte à partir du minerai de fer et d'un agent de réduction carboné solide consiste à former des agglomérés suffisamment cohérents, puis à les brùler sous l'action d'un courant d'air forcé en faisant ainsi subir une distillation destructive à la substance carbonée, puis à transformer l'aggloméré en un produit désigné ci-après sous le nom de granules ferriféres cohérents liés par carbonisa- tion, dans lesquels une partie de l'oxyde de fer a été ré- duit à l'état métallique,puis à chauffer lesgranules cohé- rents pour compléter la réduction et la fusion, touiours en présence d'une quantité de carbone initial suffisante pour effectuer les opérations de liaison et de réduction thermi- ques et de carburation du métal fondu.
Les expressions "gra- nules liés par carbonisation" et "matière liée par carboni- sation" désignent le résidu fortement lié obtenu par distil- lation destructive des agglomérés riches en carbone du mine- rai de fer et des combustibles, tels que le charbon, pour obtenir une matrice graphitique, telle qu'on peut l'obtenir dans les conditions spécifiées dans une madhine semblable à celle qui sert à préparer des agglomérés ordinaires de mi- nerai de fer,
L'invention comprend également : un procédé de fabrication de la fonte à partir du minerai de fer et d'un agent réducteur carboné sans faire usage d'un haut-fourneau ordinaire et dans des conditions qui permet- tent de traiter économiquement de faibles tonnages par une opération continue avec un débit constant et d'interrompre
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et de ralentir les opérations;
un procédé de fabrication de granules à matrice graphiti- que en partant de mélanges préalables de fines de minerai de fer et de houille non cokéfiantes ou de mélanges de houil- les à coke et non cokéfiantes; un procédé de fabrication de granules suffisamment cohé- rents comportant une matrice graphitique et contenant du mi- nerai de fer, dont les proportions sont équilibrées de façon que le mélange soit auto-rédacteur à la température réactive et contienne une quantité de carbone suffisante pour effec- tuer la carburation de la fonte qu'on désire;
un procédé de fabrication de masses agglomérées suffisam- ment auto-rédactrices d'une matière ferrifère comportant des matrices graphitiques cohérentes et liées contenant elles- mêmes une quantité de carbone suffisante pour effectuer la réduction finale et la carburation sous forme de fonte du produit et dont la résistance est suffisante pour supporter les pressions et conditions résultant du chargement, du chauf- fage et de la réduction et la fusion rapides dans un four de fusion ;
un procédé de fabrication de masses agglomérées cohéren- tes d'un mélange intime de minerai de fer, d'un agent ré- ducteur carboné et contenant du fer réduit et pouvant être réduites et fondues en conservant leur état cohérent et per- méable aux gaz jusqu'à ce qu'elles soient fondues, de sorte que la réduction et la fusion s'effectuent rapidement et sur un trajet de courte longueur da-ns le four de fusion un procédé de fabrication de la fonte en partant du mine- rai de fer et d'un.agent réducteur carbonée suivant lequel la réduction s'effectue par deux opérations de chauffage séparées,
et dans lequel on forme avec les fines du minerai et de l'agent réducteur des masses agglomérées humides qu'on traite dans une zone chauffée pour faire subir une déshydra-
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tation et une distillation destructive à l'agent .carboné,. et une réduction partielle, mais incomplète du minerai de fer;
puis on traite les granules liées par carbonisation à matri- ces graphitiques de liaison obtenus au cours de la première opération de chauffage dans une seconde zone de chauffage pour les réduire finalement et les faire fondre, en utili- sant utilement la chaleur et les gaz résultant de la fusion pour achever la réduction et préchauffer les granules à la température de fusion, en même temps qu'on maintient pendant toute la durée de l'opération le carbone du mélange initial en contact intime avec le minerai et le fer réduit, de façon à effectuer la carburation et à régler les effets de la ré- oxydation et à rendre courte la durée de séjour totale dans la zone de réduction et de chauffage finale,,
L'expression "auto-réduction" désigne dans la descrip- tion un rapport chimique dans les granules liés par carboni- sation, suivant lequel une quantité de carbone en mélange intime avec le minerai de fer est suffisante pour réduire à l'état métallique l'oxyde de fer contenu dans les granules liés par carbonisation dans les conditions de réduction exis- tant dans le four de fusion, Les expressions "aggloméré" ou "masse agglomérée" désignent une masse cohérente contenant un mélange intime de minerai et d'agent réducteur en propor- tions relatives choisies de façon à obtenir des granules suffisamment réducteurs et servent à désigner la masse 'sous sa forme traitée par la chaleur et dite "granules ou matière liés par carbonisation".
L'invention peut s'appliquer dans la pratique au moyen d'une installation représentée schématiquement sur le dessin ci-joint sur lequel : la fig. 1 est un diagramme schématique des opérations successives du traitement,
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la fig\ 2 représente une'variante d l'installation de chauffage qui permet d'opérer dans des conditions difré- rentes.
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Exemple 1 - Suivant la fig tll, on prépare une charge de minerai de fer (concentrés de magnétite de Bonson) dans un broyeur 10 sous forme de poudre sensiblement sèche.'La com- position et la grosseur des grains du minerai broyé sont les suivantes s
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.9..9.ill.P.Q.S i t t.
9)1- d u minerai
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R.ol1rcent¯EL oids sec ¯
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<tb> Fer <SEP> total <SEP> 61,6
<tb>
<tb> Mn <SEP> (évalue) <SEP> 1,0
<tb>
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8i02 7,3 A120 3 3,7 Ca0 0.6 MgO 0,18 i0 0,80
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R<3pa¯rt.it¯in de la grosseur des grains da minerai broxé
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<tb> Ouverture <SEP> de <SEP> mailles <SEP> du <SEP> Pourcentage <SEP> de <SEP> grains
<tb>
<tb> is, <SEP> mm <SEP> retenus
<tb>
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+0,2? 2,64 -Oe25 +0,20 2,% -0,20 +0149 9124 o, ..4g +0,10? ll,l6 . '-0,105 +0,074 13,44 , -Ô'04 +05044 1 el6 9 46 8 De même; on broie une houille de Book Cliff, dite non
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cokéfiant dans les normes du commerce, dans un broyeur 11.
La composition et la grosseur des grains de la houille bro- yée sont les suivantes :
Composition, de la houille
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)?ource nt a[;f#..lJ29i.ds c)
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<tb> Matières <SEP> volatiles <SEP> 37,8
<tb> Carbone <SEP> fixe <SEP> 56,2
<tb> Cendre <SEP> 6,2
<tb> Soufre <SEP> 0,62
<tb>
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Cpmpositnde JL ce¯ndre de la houille.
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Pourcentaize Doids see) Cao o48 MgO <09a1 Si0 le7 AI 2à3 2e7
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1ê artition de¯¯Larosseu ces grains de la houille b:;:,;)yée
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Ouverture de mailles du Pourcentage de 2raitis w...¯ t a m ï s , mm ,,....r.....r retenus +0,297 0,0 -0,297+0,210 0,08 - 0,210 i- 0 p 1.C9 0,9 - 0,149 + 0,105 18,25 - p 1 +0,07 53 p 75 -o,07'+ 27,02 On fait passer les particules broyées de minerai et
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de houille des broyeurs 10 et 11 dans un mélangeur 12 dans lequel elles se mélangent intimement.
On règle le débit des broyeurs 10 et li de faon à obtenir les proportions relati- ves désirées de minerai et de houille, par exemple 60 parties de fines de minerai et 40 parties de fines de houille en poids. On fait arriver dans le mélangeur une proportion de 10 à 20% deau en poids et de préférence d'environ 15 % par un tuyau d'arrosage 50 de façon a humidifier le mélange et le rendre cohérent, mais non à le mouiller. On a constaté qu'avec des mélanges contenant moins de 10 % d'eau on ob- tient des granules de résistance insuffisante dans l'opéra-
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tion, de traitement suivante. Si la proportion d'eau des mé- langes est supérieure à environ 20 %, les granules obtenus sont trop mouillés et trop mous pour l'opération suivante.
On fait arriver le contenu du mélangeur 12 avec un dé-
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bi t réglé à l'extrémité supérieure d'un tambour à granuler .13 par exemple d'un diamètre de 1,22 m et d'une longueur de 2)44 m, tournant autour d'un axe légèrement incliné vers le bas vers son extrémité de sortie, par exemple suivant un angle de 7 par rapport à l'horizontale et tournant à une vi- tesse périphérique d'environ 67 m par minute. Un tuyau d'ar- rosage 51 fait arriver de l'eau pulvérisée dans le tambour granuler au voisinage de son extrémité supérieure ou de chargement, en proportion d'environ 2 % en poids du mélange
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de fines de minerai et de houille qui y arrive de eaçon à former des granules.
Pendant que le taI111")onl' tourne, des
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petits granules agglomères se forment au commencement et roulent Les uns sur les autres sur le reste du mélange ve-
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ani; du mélangeur 2 et grossissent progressivement en for- mant des billes ou sphères compactes de grosseur croissante qui roulent vers l'extrémité inférieure de sortie du tambour 13.
Les granules roulant hors du tambour 13 passent sur
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un double tamis 14 dont la surface perforée supérieure 14a retient les granules d'un diamètre supérieur à 15,9 mm et les fait passer dans . une rigole de retenue 12. La surface perforée inférieure 14-b du tamis retient les granules d'un diamètre supérieur â, 9" mm mais inférieur à 7.$9 mm et per- met aux particules plus petites et aux fines du mélange de
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passer pour tomber sur un transporteur 6 A titre d'exemple, le- tamis double 1- peut avoir une longueur d'environ 1,2 m, une largeur d'environ 0,30 m, une inclinaison de 210 par rapport à l'horizontale et comporter des mailles carrées d'u- ne ouverture de 191 x 19,1 mm dans le tamis supérieur.
Les fines qui tombent sur le transporteur 16 arrivent
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dans une rigole de retenue JL2.} d'où un transporteur 18 les fait revenir à l'extrémité de chargement du tambour à grana-
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leur 13, dans lequel elles peuvent grossir en granules de la grosseur désirée. Les granules trop gros retenus par le tamis supérieur du tamis double 14 et arrivant dans la rigole
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de retenue 12 sont transportées par un transporteur 12 à l'extrémité de chargement du mélangeur 12, dans lequel ils sont broyés et se répartissent pendant que la charge du tam-
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bour à granuler 1.3. se prépare, Les granules de la grosseur désirée provenant du tamis double Il+ tombent sur un trans- porteur 20 qui les fait arriver dans une trémie 21.
Lorsque le tambour à granuler 13 et le tamis double
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w:l. fonctionnent, des granules de la grosseur voulue de 9)5 a 15';9 mm se forment lentement en 20 , .30 minutes après le
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commencement de l'opération de granulation. Pendant ce temps, une forte proportion du mélange de fines arrivant dans le tambour à granuler 13 est remise en circulation à travers le tamis double 14 sous l'action des transporteurs 16 et 18 et de la rigole de retenue 17. Au bout de 30 à 45 minutes de fonctionnement, des granules de la grosseur désirée se for- ment facilement d'une manière continue avec un débit de 1,5 tonne par heure.
Les granules qui arrivent dans la trémie 21 sont suf- fisamment cohérents et auto-réducteurs et leur résistance leur permet de supporter les conditions de pression et de chauffage qui existent au cours de la première opération de chauffage. Les granules sortent d'une manière continue de la trémie 21 sur. une grille en mouvement 22 en couche d'une é- paisseur de 76 à 127 mm.
Pendant que la grille en mouvement 22 fait avancer les granules, un dispositif d'allumage les enflamme et ils avancent d'un mouvement continu dans une zone de chauffage représentée schématiquement par l'enveloppe d'une caisse à vent 24. Ils s'échauffent à une température de 1090 à 1260 C (c'est-à-dire une température inférieure à la température de scorification du mélange, auquel on remarquera qu'on n'a pas ajouté de flux suivant cet exemple) sous l'effet d'un courant de gaz contenant de l'oxygène aspiré dans l'envelop- pe 24 par un ventilateur aspirant 25 avec un débit d'environ 1200 cm3,/cm2 de la surface de grille.
Il en résulte que les granules se déshydratent, puis que la houille subit une dis- tillation destructive et en même temps le carbone contenu dans les divers granules provoque une réduction préliminaire, par exemple de 10 à 50%, de l'oxyde de fer, de sorte que la masse forme un granule lié par carbonisation qui comportè une matrice graphitique de liaison d'une résistance inattendue et à teneur particulièrement forte en carbone. La durée du
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chauffage etdu soufflage .sur la grille en mouvement entre le moment où les granules verts s'enflamment et celui ou les granules lies par carbonisation sortent est d'environ 8 à 12 minutes.
Les granules liés par carbonisation quittant la grille en mouvement 22 tombent d'une manière continue sur un tamis 26 à ouverture de mailles de 6,35 mm. Les-fines des granules liés par carbonisation qui traversent le tamis 26 tombent sur un transporteur 27, puis arrivent sur un transporteur 28 qui les fait arriver à l'extrémité de chargement du mélangeur 12, dans lequel elles s'incorporent àd la charge du tambour à granuler !#. Les granules liés par carbonisation et trop gros quittant le., tamis 26 se refroidissent en présence de l'air en quelques secondes à la température du rouge sombre, et peuvent être stockés ou passer dans une trémie 29. qui les fait arriver régulièrement dans un four de fusion 30.
La résistance et la qualité des granules liés par car- bonisation qui arrivent dans la trémie leur.permettent de supporter les conditions de pression et de charge existant dans,un four de fusion, dans lequel la hauteur de la charge est par exemple de 2,44 m. Les granules arrivant à haute tem- pérature,au cours d'une opération continue continuent à se ¯réduire. La qualité des granulés liés peut être définie par 1) l'indice de rendement 2) le degré de réduction et 3) leur état de reductibilite.
L'expression "indice de rendement" est un nombre qui correspond au pourcentage de granules liés par carbonisation qui sont retenus sur un tamis à ouverture de mailles de 4,76 mm. c'est-à-dire que l'indice de rendement représente le nombre de granules liés par carbonisation en provenance de la grille en mouvement qui peuvent tre chargés et traités dans le four de fusion sans perte excessive de fines sous forme de poussières volantes.
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L'expression "degré de rédaction" est un nombre qui correspond au pourcentage total de fer réduit llitat métal- lique pendant la première opération de chauffage et représen- te le rapport entre le fer métallique des granules liés par carbonisation et le fer total de ces granules, exprimé en pourcentage en poids.
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Le degr6 c1e réa I1C tion ¯fer mëtalliqliedes granules xioo degré de réduction % -- fer total des granulés xln0 L'expression "3tat de réduc3.bi13.tâ" est un nombre qui correspond au pourcentage du fer initial dans les granules, qui par réduction finale donne du fer métallique sous l'ac- tion du carbone subsistant dans les granules. L'état de ré- ductibilité se calcule par la formule suivante :
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Etat de rédl1ctibilité % =
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3s5 (% de carbone dans les granules liés par carbonisation) + ¯ (%¯¯de¯ fer métallique dans ces granules) -----x 100 % de fer total des granules liés par carbonisation
On remarquera que la valeur de l'état de réductibilité peut être supérieure ' 100, ce qui indique que le mélange
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initial contenait un excés de houille, qui a et rebâti pen- dant la première opération de chauffage et qui est tifspotil- blé pour la carburation et le chauffage.
Un exemple de la composition des granules liés par carbonisation ainsi préparés est le suivant :
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<tb> Fer <SEP> total <SEP> dans <SEP> les <SEP> granules <SEP> lies <SEP> par <SEP> carbonisation <SEP> 56%
<tb> Fer <SEP> métallique <SEP> dans <SEP> ces <SEP> granules <SEP> 17%
<tb> Carbone <SEP> dans <SEP> ces <SEP> granules <SEP> 15%
<tb> Degré <SEP> de <SEP> réduction <SEP> 30%
<tb> Indice <SEP> de <SEP> rendement <SEP> 75%
<tb>
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Etat de réductibilité 124'%.
Le fait qu'il est possible de chauffer dans un courant d'air soufflé contenant de l'oxygène des granules bruts con- tenant jusqu'à 40 % de houille non cokéfiante pour former des granules résistants et cohérents à forte teneur en carbone résiduel est un phénomène inattendu, car il est contraire à tous les principes connus.
Il a été établi sans conteste et admis d'une manière générale que lorsque la teneur en com-
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bustible d'un mélange initial de minerai de fer et de com- bustible dépasse environ. 12 à 15 % et qu'on fait subir ' ce mélange un traitement d'agglomération ordinaire-, le combus- tible centime à brûler jussqu'à ce qu'il soit peu près com- plètement consumée de sorte que quelle que soit la teneur initiale en combustible du mélange, la teneur résiduelle en combustible après chauffage est approximativement inférieure à 1. %41 En réglant spécialement l'opération de chauffage, ain- si qu'on le verra en.
détail plus loin, on obtient des granu- les liés résistants et cohérents, à forte teneur en carbone résiduel.
En examinant à l'oeil nu un granule lié par carbonisa- tion, on constate qu'il a l'aspect d'une masse dense, résis- tante, cohér ente, de carbone amorphe, très analogue % celui du charbon de bois, sans indication visible de la présence d'une matière fondue à la surface ou sur un fragment casse* On constate au. microscope et en particulier avec un fort grossissement que la structure du granule n'est pas homogène mais est formée par quatre éléments principaux :
1. Une matrice en carbone graphitique analogue à une épon- ge. La porosité de cette matrice de carbone est microscopi- que et le diamètre de ses pores les plus grands est de l'or- dre de 020635 mm.
2, Des particules très fines de fer métallique d'une gros- seur comprise entre 0,00025 et 0,00125 mm formant souvent une bordure autour de grains plus gros d'oxyde de fer, d'en- viron 0,075 mm de diamètre..
3. Des grains d'oxyde de fer dispersés dans la matrice de carbone qui, avec. un grossissement inférieur #à 500 diamètres et éclaires à la lumière apparaissent homogènes, tandis qu'à la lumière polarisée et avec' un grossissement plus fort,les grains d'oxyde possèdent une structure "duplex" nettement définie, qui comporte des veines extrêmement fines de fer métallique s'entrecroisant dans l'oxyde.
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4. Des chaînes ou groupements de très petites plages de forme irrégulière de gangne du minerai sur lesquelles n'ap- paraît aucun signe de fasion.
Une caractéristique très remarquable de la structure des granules liés par carbonisation et qui apparaît par exa- men microscopique à la lumière polarisée consiste dans le fait que la matrice de carbone est formée par du carbone graphi- tique en cristaux très fins au lieu de carbone amorphe.
Le produit généralement obtenu de la carbonisation à basse tem- pérature de la houille consiste en 100% de carbone amorphe, tandis que le coke, qui est le produit de carbonisation de la houille à haute température, contient au plus environ 10 à 20 % de carbone graphitique, le complément consistant en carbone amorphe, On admet, d'après Inexpérience acquise dans la fabrication des électrodes en graphite, que la transfor- mation du carbone amorphe en carbone graphitiques exige un cycle de chauffage de très longue durée (4 à 6 jours) à une température très élevée, d'environ 1980 C.
Il est donc abso- lument inattendu de constater que, pour préparer des granu- les liés par carbonisation, il suffit d'un cycle de chauffa- ge de quelques minutes à une température d'environ 1150 à 1205 C dans un courant d'air pour transformer complètement le carbone amorphe en carbone graphitique à cristaux très fins et en remarquant que le graphite obtenu par un chauffa- ge de très longue durée à haute température possède une struc- ture à gros grains cristallins. Les raisons de ce phénomè- ne ne sont pas connues.
On pourrait admettre qu'il s'explique enconsidérant que les particules de houille sont extrêmement fines, qu'elles sont en contact intime avec les particules très fines d'oxyde de fer (qui peuvent exercer une action oatalytique) et que la vitesse de chauffage est extrmement rapide.'
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Ce produit se distingue du charbon de bois et du coke par se densité apparente, celle du coke métallurgique .3'tant d'environ 0,432 du. fait qu'il comporte environ 81% de vide au total, dont 45 % sont formes par l'espace qui sépare les particules et 36% par les vides à l'intérieur des particu- les,,
Les granules lies par carbonisation comportent 74% de vide au totale dont 29% environ se trouvent à l'intérieur des particules et leur densité apparente est d'environ 1200 kg/m3.Les grandes cavités visibles dans les morceaux de coke n'existent pas dans les granules lies par carbonisa- tion.
Les granules liés par carbonisation sortant de la tré- mis 29 arrivent à la partie suprieure d'un four de fusion 30. Un transporteur 31. fait arriver dans le four de fusion du. coke en particules de grosseur appropriée pour chauffer et supporter les granules. De même, un transporteur 32 fait arriver dans le four de fusion un flux approprie.
Un exem- ple d'une charge introduite dans un four de fusion de 25 cm de diamètre est le suivant;
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<tb> Matériaux <SEP> Poids, <SEP> kg <SEP> Grosseur, <SEP> mm
<tb>
<tb> Granules <SEP> liés <SEP> par <SEP> carbonisation <SEP> 7 <SEP> 9,5 <SEP> à <SEP> 15,9
<tb> Coke <SEP> 1,8 <SEP> 19 <SEP> à <SEP> 31,5
<tb> Calcaire <SEP> 1,35 <SEP> 6,35
<tb> Spath <SEP> fluor <SEP> 0,15 <SEP> 9,15
<tb>
On fait arriver dans le four de fusion 3¯0 un courant d'air par des tuyères 33 en provenance d'une soufflante 34 et ce courant d'air monte à travers la charge du four en fai- sant brûler le coke qui chauffe la masse et fait fondre le fer des granules liés par carbohisation réduits et situés la partie inférieure du four,
de sorte que le fer fondu forme dans la partie inférieure 35 du four une masse recouverte d'une 'couche 36 de laitier formé par la gangue et les agents du flux. 'Le fer métallique subit une carburation en réagis- sant dans'la zone de fusion avec le carbone résiduel qui
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l'entoure et la carburation se termine pendant que les gout- tes de fer fondu traversant la couche inférieure. La réac- tion du minerai de fer au cours .de sa réduction forme des oxydes de carbone, en grande partie de l'oxyde de carbone.
Le courant d'air agit sur le carbone restant dans les granu- les liés par carbonisation situés à la partie, inférieure et réduits, et sur le coke de chauffage de l'exemple rprésen- té de chauffage intérieur de la zone de fusion, en formant du gaz carbonique qui, en réagissant de nouveau avec le car- bone solide chauffé;, forme de l'oxyde de carbone gazeux.
L'o- xyde de carbone passe de bas en haut à travers la charge su- périeure à une température à laquelle l'oxyde de fer des granules des portions successives de bas en haut de la char- ge subit une réduction par l'action combinée de cet oxyde de carbone et du carbone contenu dans les granules liés par carbonisation, mais en principe sans faire fondre, ni affai- blir sensiblement les granules pendant qu'ils descendent dans le four ' de fusion en se rapprochant de la zone de fu- sion.
le mtal peut être recueilli par un trou de coulée 37 et le laitier par un trou de coulée 38
A titre d'exemple, le diamètre intérieur du four de fusion 30 peut être de 25 cm, sa hauteur de 2,44 mm au-des- sus des tuyères et il peut fonctionner avec un débit de 537 kg de fer par m2 de surface de la sole et par heure. On recueille à l'état de fer métallique une proportion attei- gnaht 99 % du. fer total contenu dans les granules qui pas- sent dans le four.
A titre d'exemple,les conditions dans lesquelles on fait fonctionner le four de fusion de 25 cm sont les suivan- tes ;
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Etage 4 a 6 kg d'air par minute 'l'en!;:'!11"@n oxygène du vent 21 a 3'';a Tmpersto.ps du vent 482 0 Te}.1elJ.r en humidité du vent 5 g par kg d'air Type <ï& revêtement: du four siliactui9 do3.aï:iaue gtt Q,$!,poné.
SBO-sj.tion de la fonte obteauc-
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<tb> Carbone <SEP> total <SEP> 2,5 <SEP> à <SEP> 4 <SEP> ,2
<tb>
<tb> Silicium <SEP> 0,3 <SEP> à <SEP> 1,2 <SEP> %
<tb>
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Mangan-ese 09c79 a 0,24 % Phosphore ï903 à 0,09 % Soufre 00'? à O30 Composition du laitier obtenu :
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CaO 15 - 1- 47% Sj.02 10 à 43 % MgO 5 " a 19% A1203 14 Fe
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<tb> FcO <SEP> 1 <SEP> à <SEP> 5 <SEP> %
<tb>
La durée totale de fusion des granules liés par car-
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1)onisation, allto-rédllcteurs, cohérents, clest-a-dJ.re la du- réede se ' jour dans le four entre la surface de chargement et les tuyères est d'environ 30 minutes, tandis que dans :les hauts-fourneaux ordinaires, cette durée se mesure en heu- res. Les granules liés par carbonisation et cohérents exer- cent donc une grande influence sur la vitesse de l'opération de fusion par comparaison avec celle d'une charge d'agglomé- rés ordinaires de minerai et de coke.
On augmente notablement le taux de production de la fonte en augmentant le diamètre du four de fusion. Par exem- ple, le taux de production dans un four de fusion d'un dia-
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mètre intérieur de t.5' cm repasse 635 kg de font? p-ar z de surface de sole par heure.
Les diverses opérations du procédé de l'invention peu- vent seffectuer en continu ou par charges intermittentes et indépendamment avec plusieurs installations de granulation et plusieurs installations de chauffage qui font arriver les granules liés dans un four de fusion unique. Les granules liés peuvent être refroidis et expédiés dans une usine diffé- rente pour y être réduits dans un four de fusion. Ils consti-
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tuent donc un objet manufacturé solide et résistant qui, sé- pare des fines, peut être expédié par camion et en raison de sa cohésion peut être chargé dans des fours avec addition de flux et de combustible, en quantité suffisante pour fire fondre la gangue.
On remarquera que les granules ainsi liés par carbonisation sont auto-réducteurs et suffisamment cohé- rents du fait qu'ils contiennent une quantité de carbone suffisante pour réduire le fer à l'état métallique et pour carburer le métal ainsi formé; ou bien, suivant la fig.l,les granules liés par carbonisation peuvent conserver la chaleur qu'ils contiennent en quittant la grille en mouvement si on les charge directement à la sortie de la grille en mouvement dans le four de fusion.
Une autre solution consiste à déchar- ger les granules liés et chauds de la grille en mouvement dans un four de séjour séparé dans lequel les gaz brûlés provenant du four de fusion continuent à les chauffer pen- dant un temps suffisant pour en augmenter le degré de réduc- tion,
Un avantage important du procédé de l'invention consis- te dans la possibilité d'effectuer les opérations de chauf- fage dans les conditions de fonctionnement indiquées ci-des- sus, à des vitesses individuelles les plus avantageuses pour l'installation et les matériaux choisis et de les met- tre en train et de les arrêter séparément à volonté.
Par ex- emple, avec une durée de soufflage de 15 minutes ou moindre (généralement inférieure à 10 minutes, comme l'indiquent les exemples suivants) sur la grille en mouvement pour effectuer l'opération de liaison par carbonisation, et avec une durée de séjour de 30 minutes dans le four de fusion, on peut arrê- ter complètement l'installation en moins d'une heure à par- tir du moment où l'on a interrompu l'opération de granula- tion dans le tambour rotatif, et on peut la remettre complè- tement en marche au bout du même temps. On peut effectuer .
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des arrêts semblables aux instants correspondants nécessai- res lorsque les opérations de liaison par carbonisation et de fusion s'effectuent en des points différents.
A cet égrd; le procédé est nettement différer" du fonctionnement d'un haut-fourneau ordinaire qui doit fonctionner d'une manière continue pendant des périodes de longue durée, en remarquant en particulier que la durée de séjour s'y mesure en heures, cette intermittence possible est de grande valeur dans les installations de réduction de faible importance.
Exemple 2 - Pour préparer les granules liés, suffisam- ment cohérents de l'exemple 1, on les fait driver de la trémie 21 sur la grille en mouvement 22 avec un débit choisi de façon à former une couche uniforme de 75 à 125 mm d'épais- seul', puis on enflamme les granules;
ou, comme l'indique la fig. 2, on peut intercaler un dispositif de séchage 54 entre la trémie 21 et le dispositif d'allumage 23 et y faire arri- ver du gaz chaud provenant d'une chambre 56 au moyen d'un ventilateur aspirant 55 On peut utiliser les gaz chauds provenant de la chambre 24..'Il n'est pas possible de $déshy- drater au préalable les granules avant qu'ils arrivent dans la trémie 21 parce qu'à l'état sec et non carbonisé leur ré- sistance est insuffisante, La déshydratation préalable doit s'effectuer de façon à éviter de manipuler mécaniquement les' granules déshydratés non carbonisés, avant le premier chauf- fage ou l'opération de distillation destructive et de liai- son thermique.
La déshydratation préalable peut s'effectuer en faisant passer à travers la couche de granules bruts de la grille en mouvement de l'air chaud ou des produits de la combustion. La déshydratation préalable a pour effet de di- minuer le temps nécessaire au chauffage des granules, une fois enflammés.- Le tableau ci-dessous indique à titre d'exem- ple l'effet exercé par une déshydratation préalable sur la durée de chauffage après inflammation. Ces résultats ont été
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obtenus sur des grilles du type à charges intermittentes.
@ Composition des granules
EMI18.1
-- -. - -- lies
EMI18.2
N de Type des Grossel1l'Dl1re6 de Fer to- Fer me- Carbone Indice Etat de l'es- granules des gra-chauffa- tal % talli- % de ren- rdl1cti- saï nules,mm gemin que % delent bilit3 % loi vert 13 à 16 21,5 56,5 25,4 Il,5 66 116 106 sec 13 à 16 1025 58,0 31,4 11,5 58 123 107 vert 16 à 19 26 57,0 25g9 1527 69 148 109 vert 19 à 22 30 53, 17e5 175 66 143 110 sec 19 à 22 12 ,9 157 1551 7 125 111 vert 22 à 25 24 56e, I5, 7 11,9 65 102
EMI18.3
<tb> 112 <SEP> sec <SEP> 22 <SEP> à <SEP> 25 <SEP> 13 <SEP> 52,2 <SEP> 25e2 <SEP> 18,2 <SEP> 77 <SEP> 170
<tb>
EMI18.4
Exemple - On détermine la qualité des granules liés
EMI18.5
par carbonisation par les trois "1ndiëe.s' de l'exemple 1 et on obtient cette qualité en réglant les facteurs variables de :
1) la composition du mélange initiale 2) la grosseur des granules, 3) le débit du vent pendant la première opé- ration de chauffage, 4) la durée de soufflage pendant la première opération de chauffage, 5) la température finale de la grille, 6) la température du vent pendant la première opération de chauffage, 7) la teneur en oxygène du vent pen- dant la première opération de chauffage et 8) l'épaisseur -de la couche de grnules sur la grille en mouvement pendant la première opération de chauffage..
La composition du mélange Initial dépend en partie des proportions de minerai et de houille, qui peuvent être par exemple de 60 parties de minerai pour 40' parties de houi le, 70 parties de minerai pour 30 parties de houille, etc, et dont quelques exemples sont donnés ci-dessous.
Composition du Composition des granules mélange initial ¯ liés¯¯¯¯¯¯¯¯¯
EMI18.6
<tb> n <SEP> de <SEP> en <SEP> poids, <SEP> Fer <SEP> to- <SEP> Fer <SEP> mé- <SEP> Carbone <SEP> Indice <SEP> Etat <SEP> de
<tb> 1-'essai <SEP> minerai/houille <SEP> tal <SEP> % <SEP> talli- <SEP> % <SEP> de <SEP> ren- <SEP> réducti-
<tb>
EMI18.7
- -. q!1e% - .dement bilié % 163 85-15 48,5 10,1 18 8 66 16 8 80-20 4o,3 1,0 2615 -- 233 70-30 51eo ge2 le8 140 10 6o-4o 5110 30 4 26 3 240 16 50-50 +6;8 23,6 32 5 292
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La composition du mélange. initial dépend aussi en par- tie de la nattée du minerai de fer choisi.
Par exemple, cer- tains minerais d'expédition directe concentrée de minerais
EMI19.1
et poussî¯è'Tcs vdllantes sont..des matières premières qui don- nent satisfaction dans le procède de l'invention. On a fa- brique par exemple des granules lies donnant satisfaction
EMI19.2
avec un minerai d'hématite de Mesabi. La composition de ce minerai et la répartition de la grosseur des grains du mine- rai broyé sont les suivantes
EMI19.3
poml.o!itJ:.2.!l du minerai.
Pourcentage
EMI19.4
<tb> Fe <SEP> 50,2
<tb>
<tb> Mn <SEP> 0,6
<tb>
<tb> SiO2 <SEP> 14,1
<tb>
<tb>
<tb> A12 <SEP> O3 <SEP> 2. <SEP> 0
<tb>
<tb>
<tb> CaO <SEP> 0,57
<tb>
EMI19.5
.MgO 0' 0
EMI19.6
<tb> Humidité <SEP> 8 <SEP> à <SEP> 12
<tb>
EMI19.7
E.:iP.e.r....titi011 de: l@ gx:o,l1rdes,J¯rai.!Lmine!:,<1i² brol
EMI19.8
<tb> Ouverture <SEP> de <SEP> mailles <SEP> du <SEP> Pourcentage <SEP> de <SEP> grains
<tb>
EMI19.9
tamis., mm ..¯¯¯ .. retenus¯¯¯¯¯ +Oe2lO 1,1 -0.210 +0149 2e3 . -.0;)190.10p 80 -0105 + 0,074 Il,3 -0,074 773 La matière carbonée de l'exemple 1 est dite houille
EMI19.10
non cokéfîante; on peut aussi choisir des houilles cokéf3.an- tes et faiblement cokefiantes.
Par ¯xemp3.e on a employé de la houille de Columbia & Horse Canyon à l'état frais et fai- blement cokéfiant et à l'état stocke non cokéfiant. La com- position de la houille et la répartition de la grosseur de ses grains après broyage sont les suivantes .
EMI19.11
Composition, de la houille de Columbia 8c Horseg,anyon
EMI19.12
<tb> Teneur <SEP> en <SEP> humidité <SEP> à <SEP> l'état <SEP> de <SEP> réception <SEP> 1,4%
<tb> Indice <SEP> de <SEP> gonflement <SEP> libre <SEP> Nos <SEP> 1,5 <SEP> à <SEP> 2
<tb> Composition <SEP> approximative <SEP> (poids <SEP> sec)
<tb> Matière <SEP> volatile <SEP> 37,5 <SEP> %
<tb> Carbone <SEP> fixe <SEP> 51,6 <SEP> %
<tb> Cendre <SEP> 10,9 <SEP> %
<tb> Soufre <SEP> 1,51%
<tb>
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Composition de la centre (% de la houilze SéCHE)
EMI20.1
<tb> CaO <SEP> 0,53 <SEP> %
<tb>
<tb> MgO <SEP> 0,125
<tb>
EMI20.2
sion 6po
EMI20.3
<tb> A12O3 <SEP> 3255 <SEP> il <SEP>
<tb>
EMI20.4
Repa.rti.t¯ion,d,
e.la¯rosseu.r.des crains de la houille broyée
EMI20.5
<tb> Ouverture <SEP> de <SEP> mailles <SEP> du <SEP> Pourcentage <SEP> de <SEP> grains
<tb>
EMI20.6
tamis-2 mm retenus + 0,210 1,1 -0,210+ a 12 - 6, -oel25 +0.110 627 -0,l10 + OeO74 2896
EMI20.7
<tb> -0,074 <SEP> 28,6
<tb>
EMI20.8
Des exemples des;granu.les liés :rrépar3 s a ec la houil- le de Columbia & Horse Canyon comme matière carbonée sont les suivants :
Composition des granules lies
EMI20.9
N de Rapport m'nera*-/ Fer total Fer métal- Carbone Indice l'es- houille du Mëlan- % tiquer de rensai ¯ ¯¯ initial ..-.¯¯-...¯ ..¯¯¯,.¯. ¯ ¯ ¯¯.¯ ... dement 92 80-20 6D, ç= 13, 7 4,0 75 9- 80-20 62,B 16e5 3e7 78 95 80-20 63 ,Q 13,1 530 71 97 '80-20 , 64-, . 12,9 3?o 76
La matière carbonée du mélange initial peut aussi consister suivant l'invention en lignite ou autre combusti- ble de qualité inférieure.
Des granules de 9 à 15 mm ont été choisis dans ces- sai de l'exemple 1, mais on a constate que les granules plus gros sont très avantageux dans certains types de fours de fusion. Par exemple= avec des granules plus gros, on ob- tient une plus forte perméabilité aux gaz de la charge du four de fusion. Des exemples' de granules plus gros qui ont donné des résultats satisfaisants dans cette opération sont donnés ci-après, mais on peut encore choisir des granules plus gros dans certains fours'de fusion, suivant l'invention.
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Composition des granuies
EMI21.1
---¯u- - - J,J8.¯L:..¯¯.¯----
EMI21.2
<tb> N <SEP> de <SEP> Diamètre <SEP> des <SEP> Fer <SEP> to- <SEP> Fer <SEP> mé- <SEP> Carbone <SEP> Indice <SEP> Etat <SEP> de
<tb>
EMI21.3
l'es- granules tal% gallique % de ren- redueti- sai mm % dément 'iîi j 107 15,9x19 5720 259 157 69 142 110 19 x22,2 54pg 157 15l 78 125 112 222x2?- 52,2 22 18,2 77 170 1'-l'5 222x2a4 5329 4,9 14a5 75 riz 146 22,2x2.4 5î 4s8 il6 75 82 192 1,9x22.2 6023 16,1 7,7 68 71 193 l?;9x22,2 62,3 19,7 7,0 '7 71 286 22g2x2,!+ 4/7 î7s4 11?6 88 106 287 22,2x254 56a2 26,o 15e5 86 142
Le taux de soufflage pendant la première opération de chauffage désigne la quantité d'air (en désignant aussi l'air modifié par une addition d'oxygène ou par les produits de la combustion) refoule à travers les granules une fois enflammés.
En réglant d'une manière appropriée la valeur des autres variables de chauffage désignés en détail plus loin, on peut faire varier le taux de soufflage de la manière sui- @ vante pour obtenir des granules liés par carbonisation de qualité acceptable.
EMI21.4
Composition"des granules ¯.¯¯ ¯ ¯ ¯ liés ---- -.---- -----
EMI21.5
<tb> N <SEP> de <SEP> Débit <SEP> du <SEP> vent <SEP> Fer <SEP> to- <SEP> Fer <SEP> mé- <SEP> Carbone <SEP> Indice <SEP> Etat <SEP> de
<tb>
EMI21.6
l'es em.3/m2Ln,, par tal,% tallique de ren- rducti- sai OM2 de surface % dement bi7.iteao de grille 249 .2Ô 9,- 6, 5 23,2 8 178 226 1200 55 9 5 181.3 197 82 .7 ;
Q5 1650 5'6?6 17?o 1858 83 16 128 1950 54e4 18,? 17 72 146 203 2280 5, ,2 2127 1?/1 79 135 131 24oo ?4.9 19? J.11-, 5 80 128 148 3030 54,9 190 11,8 78 110
La durée de soufflage au cours de la première opéra- tion de chauffage est fonction de la vitesse du mouvement d'avancement de la grille continue, et en'réglant d'une ma- nière appropriée les autres variables du chauffage on peut faire varier cette durée pour satisfaire aux conditions de la production, ainsi que l'indique le tableau ci-dessous.
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Composition des grandies liées
EMI22.1
NI' de Durée Débit du vent Yer----to- Fer-- -c-a-ri6fë Indice Etat de l'es- de scui - cm3/mina par tal,% l.Ii<7N.e % de ren- r'p¯*dticti- sai flage cm2 de surea- % dement bilit9 min. ce de grille 5-c-a 4), 0p 1650 5p-, .3 9)6 19,6 76 152 't'--\i-t 4.8 990 5 7 5 fil 18,9 11,? 78 100 4-C-3 521 990 57,0 21,2 13,9 76 il)+ 4-C-2 t7 1290 55, 13)0 1,1 78 119 ?-C-2 gt4 1290 ,3 8,8 14,7 71 IL1
La température finale de la grille est un élément de mesure extrêmement utile de la qualité des granules Iles.
Elle est comprise de préférence entre 870 et 1093 C et elle exerce une influence sur la qualité des granules liés par carbonisation, comme l'indique le tableau ci-dessous.
Composition des granules
EMI22.2
¯¯-. ¯¯ ¯ ¯ ïi s -- - --------- ---
EMI22.3
<tb> N <SEP> de <SEP> Température <SEP> Fer <SEP> to- <SEP> Fer <SEP> mé- <SEP> Carbone <SEP> Indice <SEP> Etat <SEP> de
<tb>
<tb> l'essai <SEP> finale <SEP> de <SEP> tal,% <SEP> tallique <SEP> % <SEP> de <SEP> ren- <SEP> rducti-
<tb>
<tb> ta <SEP> grille, <SEP> % <SEP> dement <SEP> bilit,
<tb>
<tb> C
<tb>
EMI22.4
130 zée0 55eo 2,7 13,7 70 92 225 870 5?!0 12, 7.
16,1 78 132 226 980 5595 18,3 19, 7 82 157 227 1093 5229 15 1?8 81 134 127 1099 56,3 16, 8 12 9 69 110
La température du vent pendant la première opéra- tion de chauffage est celle à laquelle le courant d'air ou le courant d'air modifié pénètre dans la couche de granules une fois enflammés, et en élevant la température du vent on peut généralement diminuer la durée de soufflage qui est né- ce ssaire pour obtenir des granules liés par carbonisation - de qualité acceptable, ainsi que l'indique le tableau ci- de ssous .
Composition des granules liés
EMI22.5
Na cte TemD.du Durée de Fer to- Per m4- Carbor.e Indtce Etat de l'essai vent,oC souff1e tal,% talli- % de ren- r4ducti- - --.- . -..-;' - u ¯¯.m1.lt.e.s. - -- ¯. ¯.¯JQ6 -¯.¯¯¯deme.nt,¯ b !, 1 i,t' ¯¯¯ 206 21 10 3,3 20,1 131l 72 113 226 260 7 55,5 18,3 197 82 157 244 538 49 4 bzz 1923 80 164 147 799 6,5 54,9 1517 1525 72 127
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On peut augmenter la teneur en oxygène du vent pen- dant la première opération de chauffage en ajoutant de l'o- xygène au courant d'air ou la diminuer en y ajoutant des produits de la combustion. Les résultats obtenus sont donnés dans le tableau ci-dessous.
EMI23.1
Com-posîtion des granules lies
EMI23.2
NO de Oxygène Fer to-P Fer iné- Carbone Indice Etat de l'essai du vent, tDl5% gallique % de ren- ré0Qcti-
EMI23.3
<tb> % <SEP> en <SEP> vo- <SEP> % <SEP> dement <SEP> bilité,%
<tb>
<tb> lume
<tb>
EMI23.4
153 4,2 55eo 1271 gel 76 80 151 622 55,D 17,1 10O ,7S 95 .,'a0 118 a4 162 10,0 80 93 é75 16eo e >6,6 17?o 18,8 3 z6 226 21,0 k 55,5 18,3 19,7 82 i.? 234 26,0 k 5328 1518 .8,7 6 179 32,0 61,6 1025 3,4 76 36 a On obtient dans ces conditions des granules liés par car- bonisation de qualité acceptable.
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L'ëpaissenr de la couche de granules sur la grille en mouvement exerce une influence sur la qualité du produit et ne dépasse pas de préférence !50 mm pour des granules de à 15 mm et peut être supérieure pour des granules plus gros.
EMI23.6
Des exemples d'la'paisseurs de couche qui permettent d'obte- nir des granules lies de qualité acceptable sont les sui- vants Composition des granules lies . ¯¯¯¯
EMI23.7
àv ce Grosseur Epaisseur Fer to- Fer mé- Carbo# Indice Etat de l'essai des -ra- de la coti- tal % talli- % de ren- r4du.cti- nules,mm che, mm que % dément bi3.ïtsg 6-C-2 9 à 16 100 5'6, 1,2 1330 78 105 4.-C...2 9 à 16 ?5 5'S 9 5 i3, o 15el 78 119
An cours de la première opération de chauffage, il est préférable après avoir enflammé les granules par le haut de faire passer un courant d'air (ou d'air modifie) à tra-
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vers la couche de haut en bas, c'est-à-dire.dans le sens dans lequel la combustion progresse.
EMI23.9
xe 4 - Dans le procédé de préparation des grana- les décrit à titre d'exemple dans l'exemple 1 on les forme
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à l'état vert à partir du.mélange initial, par le mouvement d'un tambour à granuler qui tourne lentement autour d'un axe sensiblement horizontal et dans lequel on charge un mélange initial de fines de minerai et de matière carbonée.
On peut aussi former avec le mélange initial humide ou mouille des granules, briquettes, pièces filées sous pression au moyen de presses, cylindres à briqueter; machines à filer sous pression, etc. suivant l'invention., On peut aussi incorporer au mélange initial des liants carbonés ordinaires etcou- rants, tels que de l'amidon, du brai, du goudron, de la mé- lasse, des produits de lignine, etc. pour augmenter la ré- sistance des granules verts ou faciliter leurformation, mais ces additifs ne sont pas nécessaires suivant l'invention.
Exemple 5- De même, le procédé décrit dans l'exemple 1 consiste dans une opération continue, mais on a aussi ob- tenu des résultats satisfaisants en opérant par charges in- termittentes et ce procédé fait aussi partie de l' invention.
Par exemplea on a chauffé avec succès des agrégats de gra- nules verts tant sur des grilles en mouvement que sur des grilles immobiles à charges intermittentes pour obtenir des granules liés par carbonisation de qualité acceptable. Le tableau ci-dessous donne les résultats comparatifs obtenus avec des granules préparés d'une manière continue et par charges intermittentes.
Composition des granules liés
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<tb> Typede <SEP> Epais.de <SEP> Durée <SEP> deFer <SEP> to- <SEP> Fer <SEP> Mé-cARBONE, <SEP> Indice <SEP> Etat <SEP> de
<tb> i <SEP> grille <SEP> la <SEP> cou- <SEP> soufflage <SEP> tal,% <SEP> tallique <SEP> % <SEP> de <SEP> ren- <SEP> réductichemm <SEP> min <SEP> % <SEP> dément <SEP> bilité
<tb> %
<tb>
<tb> mobile <SEP> 100 <SEP> 4 <SEP> 56,9 <SEP> 14,2 <SEP> 13,0 <SEP> 78 <SEP> 105
<tb> fixe <SEP> 100 <SEP> 4 <SEP> 55,2 <SEP> 21,7 <SEP> 15,1 <SEP> 79 <SEP> 135
<tb>
Exemple 6 - Les agrégats de l'exemple 1 sont formés par des granules- individuels liés. On peut aussi former avec le mélange initial des granules verts de façon à obtenir des groupes de granules analogues à des grappes de raisin.
On
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obtient ces groupes de granules en incorporant au mélange initial de la houille à coke. Par exemple, au lien de former le mélange initial par 40 parties de houille non cokéfiante et 60 parties de minerai, on peut obtenir des grappes de granules avec 16 parties de houille à coke, 24 parties de houille non cokéfiante et 60 parties de minerai, c'est-à- dire que 40 % de la houille du mélange consistent en houille à coke.
On peut aussi former des grappes de granules liés en projetant sur la couche de granules verts ou déshydratas sur la grille en mouvement du minerai de fer en poudre.
On les a aussi obtenus en les préparant à l'état vert par le procédé de l'exemple 1, mais de grosseur un peu moin- dre, en faisant passer ces granules verts dans un second tam- bour à granuler dans lequel on fait arriver du minerai de fer en poudre et un supplément d'eau, et en permettant au minerai de fer de s'accumuler sur les granules verts sous forme de pellicule représentant à peu près 20% du poids total du granule vert fini.
Les masses en grappe de .granules liés par carbonisa- tion sont intéressantes dans le procédé de l'invention car lorsqu'on les charge dans le four de fusion, la perméabi- lité de la masse au passage des gaz de la cheminée devient supérieure à celle des granules séparés ou .autres agrégats.
Le tableau ci-dessous indique quelques-uns des proédés et traitements qui ont donné des résultats satisfaisants dans la préparation de granules liés en grappes de qualité accep- table .
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CQWQsJJi0.t:}dls .!.r.1! n!ll?JLJd.? s.
N de Fer to- Fer métal- Carbone Indice Etat de l'essai tal,% .iqlJ.er.fv % de ren- rédticti- ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯.¯¯¯.¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯dément bilit8.% 60 parties de minr:.i ave0 .,Il :,slc de 24 parties de houille non col\..êi:l3-d.J;t- e t7 16 parties de hemille à coke
EMI26.2
301 5.3,4 14,6 132 72 1)+7 302 ,3 1. 3 1. .. g r'r7 77 118
EMI26.3
Granules "dul)lex" rGcouverts d'une pellicule de minerai de fer représentant 20% du poids du granule trut fini.
EMI26.4
35 ?3 14,0 19,1 77 167 305 5515 15t9 13J5 79 127 Exemple 7 .- Diverses modifications du mode de fonction- nement du four de fusion décrit dans l'exemple 1 ont donné des résultats satisfaisants dans la pratique.
Les granules
EMI26.5
liés par carbonisation de la grille en mouvement peuvent tre déchargés directement dans la partie supérieure du four de fusion sans tamisage et encore à une température d'environ 815 C. Mais, dans ces conditions, les pertes par poussières volantes sont considérables, principalement à cause des fines obtenues au cours de la préparation des granules liés, Suivant une autre variante, on peut faire passer des granules liés chauds, provenant de la grille en mouvement, à travers un tamis à ouverture de mailles d'en- viron 4,76 mm, comme dans l'exemple 1, et faire arriver les granules trop gros dans le four de fusion encore à une tem- pérature de 815 C environ.
Une troisième variante consiste à refroidir les granules chauds liés provenant de la grille en mouvement, à les tamiser une fois refroidis et les char- ger à peu près à la température ambiante dans le four de fusion. Ces trois variantes permettent d'obtenir avec suc- ces du fer métallique dans le four de fusion. Suivant les deux dernières variantes, lesfines qui passent à travers le '-amis à ouverture de mailles de 4,76 mm environ sont ra- menés dans le mélangeur et remis en circulation dans le tam- bou.r à granuler
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Si une partie de la charge d'un four de fusion de 45 cm de diamètre consiste en granules liés tamisés chauds la production du four dépasse 1708 kg de fonte par m2 de 'snrface de sole etpar heure.
On peut faire varier la hauteur de la charge des gra- nules liés par carbonisation dans un four de 25 cm de diamè- tre entre 0,9 et 2,44 m au-dessus des tuyères. Dans tous les cas, le fer des granules est réduit à l'état métallique dans le four de fusion, mais unc hauteur de 1,8 m environ paraît être celle qui convient le mieux au fonctionnement du four chargé avec des granules tamisés froids.
Le four de fusion peut comporter un revêtement acide à base de silice minérale, basique à base de dolomite ou de magnésie, ou neutre à base de graphite. On a fait vurier la composition des flux en calcaire, silice et spath fluor de façon à obtenir des laitiers métallurgiques acides ou basi- ques dans le four de fusion. Il est facile de voir pour les spécialistes qu'on peut faire varier et régler la com- position métallurgique de la fonte fondue obtenue dans le four de fusion par la nature du laitier formé. Des exemples des laitiers métallurgiques obtenus dans le four de fusion sont les suivants
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N de la CaO MgO Si02 A1203 F'e0 Basicité coulée 408 18,3 23,8 1221 la$ 1,6 36,3 3 43,8 9,2 47 0,75
En faisant fonctionner le four de fusion comme dans l'exemple 1, on préchauffe le vent à une température d'en- viron 482 C.
Une température du vent inférieure à cette va- leur n'est pas considérée cornus satisfaisante lorsque la principale source d'oxygène consiste en air, et une'tempéra- ture encore plus élevée du vent est alors avantageuse.
On enrichit parfois l'air souffle dans la cuve du four
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avec de l'oxygène et on obtient ainsi des résultats satis- faisants avec un vent contenant une proportion d'oxygène comprise entre 21 et environ 30 %;'et dans certaines condi- tions une proportion encore plus forte d'oxygène peut être avantageuse,
Lorsque le four de fusion fonctionne dans les condi- tions de l'exemple 1, une grande partie du combustible de chauffage du four consiste en coke métallurgique.On a cons- taté que la quantité de coke métallurgique nécessaire peut être notablement moindre dans des fours de grand volume.
Le coke métallurgique remplit deux fonctions dans le four fonctionnant dans les conditions de l'exemple 1 : 1) il sert de combustible de chauffage, et 2) il sert de support méca- nique temporaire et améliore la perméabilité de la charge du four au. passage du vent et des gaz dégagés. Dans certai- nes conditions, on peut supprimer complètement le coke mé- tallurgique. Par exemple, la quantité de chaleur de chauffa- ge nécessaire peut être obtenue avec .de la houille, un pro- duit carbonisé et d'autres combustibles solides analogues relativement peu coûteux pour remplacer le coke métallurgi- que de prix relativement élevé. On peut avoir recours à des fuel-oils en les injectant par des tuyères avec de l'air et (ou) de l'oxygène.
Le rôle rempli par le coke métallurgique pour assurer la perméabilité de la charge est inutile lors- que les granules sont plus gros comme dans l'exemple 3 ou sous forme de grappes comme da'ns l'exemple 6.
L'arc électrique peut servir dans le four de fusion de source de chaleur nécessaire à la réduction à l'état mé- tallique du fer contenu dans les granules liés par carbonisa- tion et suffisamment réducteurs, Dans ces conditions, on n'a pas besoin de coke métallurgique comme combustible ou pour améliorer la perméabilité de la charge.
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Lorsque le four de fusion fonctionne avec soufflage d'air ou d'air eprichi d'oxygéne, il comporte deux groupes d'air d'air epriCHI D'OXYGéNE, comporte deux groupes de tuyères. Saivant une des fermes de réalisation de la pre- tique, les tuyères soant fermées par une couronne d'ajutages dans un même plan horizontal. Suivant une autre forme,une seconde couronne de tuyères est disposée dans un plan hori- zontal à peu près à 35 cm au-dessus de la couronne inférieu- re. Ces deux types de tuyères permettent de réduire une grande quantité de fer à l'état métallique.
La grosseur des granules arrivant dans le four de fu- sion peut être comprise entre 6,0 et 31,7 mm. On détermine les limites de grosseur des granules pendant les opérations continues de formation, de premier chauffage et de fusion de façon.qu'à la limite inférieure ils soient assez gros et par suite assez lourds par rapport à leur surface périphé- rique et à leur section pour que le vent au débit choisi ne les soulève pas et ne les entraine pas dans la cheminée du four, et qu'à la limite supérieure ils soient asse petits pour que le chauffage au cours des opérations de déshydrata- tion et de carbonisation ne provoque pas d'explosion sous l'effet d'un brusque dégagement de vapeur ou de gaz sous pression dans les divers granules,
et que la chaleur se trans mette d'une manière appropriée pendant l'opération de fu- sion de façon à faire descendre la charge régulièrement.
Les limites de grosseur de 9 à 15 mm, de 16 à 22 mm et de 22 à 25 mm choisies de.préférence dans les exemples qui précèdent sont déterminées d'âpres la possibilité de ré- gler le débit du vent et les conditions entre les limites précitées au cours des opérations de carbonisation et de fusion, sans qu'il en résulte une perte appréciable dans la cheminée ni de l'irrégularité dans la descente de la charge.
Les proportions en volume des granules entre les limites
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indiquées sont d'environ 1 : pour les petits granules et de 1 : 1,5 pour les gros, lorsque les granules liés ne sont supportés que par peu ou pas du tout de coke, et on remar- quera que les particules risquent moins de se tasser ou de descendre irrégulièrement lorsqu'ils sont sensiblement de la même grosseur* En général, la couche de granules plus gros peut être plus épaisse au cours de la première opéra- tion de chauffage, le débit du vent peut être plus grand et la température finale de la grille plus élevée, et la quan- tité de coke de support dans l'opération de fusion peut être moindre.
Si les granules sont plus petits, la durée de déshydratation nécessaire est plus courte avant qu'ils su- bissent la première opération de chauffage.
Les granules liés qui proviennent du premier traite- ment de chauffage se caractérisent par une résistance sur- prenante et-une faille diminution de poids par abrasion lorsque les granules sont frottés l'un sur l'autre: On cons- tate en examinant au microscope des sections et portions des granules qu'ils contiennent le minerai de fer et le fer réduit sous forme de particules séparées, qui ne sont que légèrement liées ou pas liées du'tout par les éléments fon- dus de la cendre; elles sont principalement et nettement liées entre elles par une matrice de carbone graphitique.
Les granules liés sont donc nettement différents des masses liées par frittage ou par vitrification, qui comportent des ponts de connexion formés par des éléments de laitier fon- dus; mais il y a lieu de remarquer que les granules peuvent être obtenus sans que la source de ce carbone consiste en houille à coke. Il y a lieu aussi de remarquer que ces gra- nules liés contiennent une quantité de carbone suffisante pour réduire et carburer l'oxyde de fer existant (par exem- ple un "état de réductibilité" compris entre 100 et 170 et
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un pourcentage en carbone compris entre 10 et avec une proportion defer réduit comprise entre 9.2 et 31,4% (représentant une réduction de 15 à 40% du fer total).
Dans certains cas la résistance, indiquée par "l'indice de ren- dement"; augmente en fonction de la proportion de fer métal- lique contenu dans les particules, quoique les particules soient indépendantes l'une de l'autre. Les granules liés ,se distinguent du coke qui doit être obtenu avec de la houille à coke, ils ne contiennent pas sensiblement de parti- cules d'oxydes de fer ni de fer métallique et leur structure caractéristique est poreuse mais non compact .
Naturellement, l'invention ne doit pas être considérée comme limitée aux formes de réalisation représentées et dé- crites qui n'ont été choisies QU'à titre d'exemple.