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Les traitements sidérurgiques donnent en abondance, comme résidus, des fines provenant du criblage ou du concassage du minerai, des poussières de gueulard, des boues de hauts-fourneaux et des concentrés provenant de l'épuration secondaire.
Ces catégories résiduaires de minerai dénommées par la suite "minerai finit sont inutilisables telles quelles et on a déjà proposé de les soumettre à une agglomération, dans des installations extrêmement coûteuses, par mélange du minerai fin avec,du poussier de coke dont le prix est également assez élevé et dont il est parfois difficile de se procurer
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les importantes quantités nécessaires.
On a essayé d'éviter cette agglomération en fabriquant du ferro-coke à partir de certaines fractions de ces minerais fins. Les résultats n'ont pas été en général très satisfaisants, surtout avec certaines catégories de charbons riches en matière volatiles; même aveo des charbons appropriés, le dégagement, dans la masse de coke, de gaz carbonique provenant de la décarbonisation du minerai affectait les qualités de résistance mécanique du coke obtenu dans une mesure telle qu'il était souvent inutilisable. En outre, les minerais utilisés, incorporés tels quels à la pâte à coke, étaient chargés de stériles représentant généralement les deux tiers de leur poids, de sorte que ces matières inertes restaient dans tous les circuits des fours et des hauts-fourneaux où elles constituaient une charge inutile importante.
La présente invention a pour but d'obtenir une épuration efficace des minerais fins de fer permettant ensuite l'obtention d'un coke ferreux d'excellente qualité. Elle consiste à soumettre le minerai fin à un traitement thermique .combiné à un lavage intense à l'eau chaude, en vue de le réduire partiellement et d'en éliminer la majeure partie des stériles.
Le minerai fin ainsi traité peut alors : - soit être incorporé aux pâtes à coke normales, dans une forte proportion (de l'ordre de 30%); - soit jouer le rôle d'amaigrissant et d'anti- fissurant, de qualité même supérieure à celle du poussier de coke broyé.
En conséquence, ce minerai fin permet aux cokeries courantes d'étendre largement la gamme des charbons traités, vers les-catégories à haute teneur en matière volatiles
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et, par ailleurs, il peut être utilisé par les cokeries qui emploient normalement de telles catégories de charbons. à titre de substitut du poussier de coke ou de semi-coke, coûteux ou difficile à trouver.
Le minorai fin traité selon l'invention peut donc être incorporé aux mélanges même les plus difficilement cokéfiables, par exemple aux mélanges à base de charbons flambants dans lesquels il joue le rôle d'un véritable amaigrissant.
Le traitement thermique du minerai fin peut être réalisé de multiples façons : - soit en utilisant une source de chaleur quel- conque, le traitement étant effectué en couches ou même en lits fluidisés; - soit en utilisant les chaleurs perdues à , l'enfournement et au défournement des'fours.
Suivant un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, on utilise pour le grillage du minerai fin la chaleur sensible du cokes de préférence lors de son détournement, et pour le lavage l'eau avec laquelle on éteint ce coke incandescent, de sorte que l'épuration s'effectue dans des conditions extrêmement économiques.
A.cet effet, on procède, par exemple, de la façon suivante :
Sur le coke incandescent, après défournement dans le wagon d'extinction, on répand régulièrement de 10 à 20% de poussières de gueulard, puis on éteint le coke de la façon habituelle avec de l'eau qui provoque un lavage très intense du minerai fin contenu dans ces poussiers et porté à une température élevée, de 800 à 1000 C.
Ce minerai fin subit ainsi une décarbonatation très poussée, le plus souvent accompagnée d'une réduction partielle, en même temps qu'une
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épuration importante, à la fois pneumatique et hydraulique; d'une part par un courant gazeux ascendant qui entraîne la partie la plus légère des stériles éclatant et se détachant sous l'effet de chauffage brusque, et, d'autre part, par un lavage énergique sous la tour d'extinction.
On peut également effectuer le traitement à sec dans un wagon spécial ou une tour verticale, en faisant repasser éventuellement à plusieurs reprises le produit à travers le coke, et en le .::- :lavant avec l'eau utilisée pour l'achèvement de l'extinction du coke.
Dans les deux cas, le grillage s'opère entière- ment à l'aide de la chaleur sensible du coke sans apport de calories supplémentaires.
Suivant une variante, on peut griller le minerai fin, éventuellement mélangé à des charbons fins, à l'intérieur du four par épandage sur le gâteau de charbon, au cours de la cuisson dans le four, d'une couche mince représentant, par exemple, de 2 à 3% de son poids. Cette solution, qui exige un supplément de calories, permet par contre d'abaisser la durée de ouisson du charbon d'environ 5 à 10%, du fait qu'elle supprime la formation, à la partie supérieure du gâteau, d'une couche de coke peu perméable entravant le dégagement des matières volatiles au cours de la distillation:
Suivant le mode de réalisation adopté, on obtient les résultats suivants :
Le minerai fin est décarbonaté au point de perdre de 60 à 98% de sa teneur primitive en gaz carbonique;
il est en outre réduit dans une proportion qui peut, dans le cas du grillage à l'intérieur du four, atteindre la réduotion, totale au stade du fer bivalent. Le lavage produit l'élimi- nation de 30 à 40% des impuretés qui sont en grande partie délayées et dissoutes dans l'eau d'extinction et évacuées par
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elle: .
La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique.
La figure 1 représente schématiquement un poste de détournement de four à coke équipé en vue de la mise en oeuvre de l'invention, avec ou sans pilonnage.
La figure 2 est un schéma de profil correspondant à la figure 1.
La. figure 3 représente un sch.éma de traitement d'un mélange de minerai fin traité et de poussier de coke, recueilli dans des bassins de décantation, en vue du broyage du poussier de coke.
La figure 4 représente schématiquement un poste d'extinction à sec spécialement équipé pour l'utilisation à cet effet, du minerai fin.
L'extinction du coke est pratiquée notamment selon deux méthodes, à savoir, l'extinction classique, à l'eau, et l'extinction à sec, achevée par un arrosage à l'eau.
La figure 1 représente schématiquement un poste d'extinction classique, équipé en vue de la mise en oeuvre du procédé de l'invention. Un tel poste est utilisable pour l'extinction des charges qui ont été ou non pilonnées au préalable.
Le poste d'extinction comporte esaentiellement le wagon d'extinction 13 coopérant avec un chariot 14 de répartition de minerai fin, alimenté à partir d'un silo.15 à minerai fin, ledit chariot répartissant sur le saumon de coke incandescent qui se trouve dans le wagon 13, une couche régulière de minerai fin. La rampe d'arrosage 8 placée sous la tour 16 d'extinction provoque l'extinction et l'eau utilisée chargée de minerai fin et de poussier de coke passe'ensuite
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dans des bassins de décantation 12, après passage sur les grilles de criblage 11, éventuellement,grilles laissant passer les éléments de dimensions inférieures à 3 mm, environ.
Ce tamis peut être supprimé si le poussier de coke évacué vers la décantation est destiné à être repris en vue d'un broyage préalable à sa réintroduction dans une pâte à coke.
Dans le cas de l'extinction à sec, un poste d'extinction, schématisé sur la figure 4, est spécialement prévu pour l'utilisation du minerai fin.
Ce poste comporte un skip 2 qui alimente en coke incandescent une capacité 1 contenant la valeur d'une charge de four à coke, cette capacité 1 communiquant avec une capacité sous-jacente 5 contenant la valeur. de deux charges de four.
Dans la capacité 1, la température du coke est ramenée à une valeur comprise entre 1100 C et 700 C environ, alors que dans la capacité 5, cette température est ramenée aux environs de 300 C.
Le sommet de la capacité 5 comporte une ouver- ture 6 par où est introduit le minerai fin non traité. La base de la capacité 5 comporte une grille 4 laissant passer les produits dont les dimensions sont inférieures à 20 mm. Un transporteur ramène les produits qui passent au travers de la grille 4 à une ouverture 3 supérieure de la capacité 1, les produits tombent sur le coke incandescent. Le minerai fin, grillé à très haute température et réduit, est recueilli à l'ouverture 7 de la base de la capacité 1, ouverture garnie d'une grille qui laisse passer les produits dont les dimensions sont inférieures à 20 mm.
Les produits qui passent par l'ouverture 7 sont envoyés à un extincteur 8. Le refus de la grille 4 sort par la base de la capacité 5 et est repris par une Bande 9
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qui le déverse sur une rampe 10; l'extinction est achevée par arrosage à l'eau.
Les eaux d'arrosage, contenant le minerai fin traité et le poussier de coke passent dans les bassins de .décantation 12, éventuellement équipés d'une grille 11.
La reprise et le t raitement éventuel du mélange de minerai fin et de poussier de coke sont alors réalisés comme dans le cas de l'extinction classique à l'eau.
Le minerai fin ainsi épuré est introduit dans une pâte à coke qu'on charge de la façon habituelle dans le four à coke. Le cas échéant, ce minerai fin peut, après séchage et tamisage être remélangé au poussier de coke broyé, après addition éventuelle de 1 à 5% d'huile minérale ou de brai avant d'être incorporé à la pâte à coke. Sur la figure 3, le mélange humide de minerai fin traité et de poussier de coke arrive en 17 dans un four sécheur 18, d'où il passe sur un tamis 19 (1 mm) où il est séparé en deux fractions.
La fraction supérieure à 1 mm (poussier de coke) passe dans un broyeur 20 avant de se réunir à la fraction inférieure à 1 mm (concentré de minerai fin) dans un mélangeur 21. ,
Dans la pâte à'coke, le minerai fin joue à la fois le rôle d'amaigrissant et d'anti-fissurant, ce dernier effet étant grandement amélioré par la conductibilité thermique du minerai.
Ces 'qualité permettent de substituer avanta- geusement le minerai fin au poussier de coke ou semi-coke .broyé pour la fabrication d'un coke ayant les qualités requises d'un bon coke sidérurgique. Le coke obtenu est de bonne qualité, bien fondu et répond aux exigences relatives aux caractéristiques physiques. Le minerai fin y étant réparti d'une façon homogène et sous une forme anoblie, on
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obtient, en même temps qu'une fonte d'excellente qualité, une productivité nettement accrue du haut-fourneau.
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The iron and steel treatments give in abundance, as residues, fines resulting from the screening or crushing of the ore, top dust, blast furnace sludge and concentrates from secondary purification.
These residual categories of ore hereinafter referred to as "finished ore are unusable as they are and it has already been proposed to subject them to agglomeration, in extremely expensive installations, by mixing fine ore with coke dust, the price of which is also low. quite high and sometimes difficult to obtain
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the large quantities required.
Attempts have been made to avoid this agglomeration by making ferro-coke from certain fractions of these fine ores. The results were generally not very satisfactory, especially with certain categories of coals rich in volatile matter; even with suitable coals, the evolution in the mass of coke of carbon dioxide from the decarbonization of the ore affected the strength qualities of the resulting coke to such an extent that it was often unusable. In addition, the ores used, incorporated as such in the coke paste, were loaded with waste rock generally representing two-thirds of their weight, so that these inert materials remained in all the circuits of the ovens and blast furnaces where they constituted a significant unnecessary load.
The object of the present invention is to obtain an effective purification of fine iron ores, then making it possible to obtain a ferrous coke of excellent quality. It consists in subjecting the fine ore to a thermal treatment combined with an intense washing with hot water, in order to partially reduce it and to eliminate the major part of the waste rock.
The fine ore thus treated can then: - either be incorporated into normal coke pulp, in a high proportion (of the order of 30%); - or play the role of slimming agent and anti-cracking agent, of a quality even higher than that of ground coke dust.
As a result, this fine ore allows current coking plants to broaden the range of treated coals widely, towards categories with a high volatile content.
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and, moreover, it can be used by coking plants which normally use such categories of coals. as a substitute for expensive or difficult to find coke or semi-coke dust.
The fine minorai treated according to the invention can therefore be incorporated into mixtures, even the most difficult to coke, for example into mixtures based on flaming coals in which it plays the role of a true slimming agent.
The thermal treatment of fine ore can be carried out in many ways: - either by using any heat source, the treatment being carried out in layers or even in fluidized beds; - or by using the heat lost to the charging and discharging of the ovens.
According to a particularly advantageous embodiment of the invention, the sensible heat of the cokes is used for the roasting of fine ore, preferably during its diversion, and for washing the water with which this incandescent coke is extinguished, so that purification is carried out under extremely economical conditions.
For this effect, we proceed, for example, as follows:
On the incandescent coke, after discharge into the extinguishing wagon, 10 to 20% of top dust is regularly spread, then the coke is extinguished in the usual way with water which causes a very intense washing of the fine ore. contained in this dust and brought to a high temperature, from 800 to 1000 C.
This fine ore thus undergoes a very extensive decarbonation, most often accompanied by a partial reduction, at the same time as a
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significant purification, both pneumatic and hydraulic; on the one hand by an ascending gas current which entrains the lightest part of the waste rock bursting and being detached under the effect of sudden heating, and, on the other hand, by vigorous washing under the extinguishing tower.
It is also possible to carry out the dry treatment in a special wagon or a vertical tower, possibly passing the product several times through the coke, and washing it with the water used for the completion of the extinction of coke.
In both cases, the toasting takes place entirely using the sensible heat of the coke without adding additional calories.
According to one variant, the fine ore, possibly mixed with fine coals, can be roasted inside the oven by spreading on the coal cake, during baking in the oven, a thin layer representing, for example , 2 to 3% of its weight. This solution, which requires additional calories, on the other hand makes it possible to reduce the cooking time of the charcoal by about 5 to 10%, because it eliminates the formation, at the top of the cake, of a layer. low permeability coke hindering the release of volatile matter during distillation:
Depending on the embodiment adopted, the following results are obtained:
The fine ore is decarbonated to the point of losing 60 to 98% of its original carbon dioxide content;
it is also reduced in a proportion which can, in the case of roasting inside the oven, reach the reduction, total at the bivalent iron stage. The washing produces the elimination of 30 to 40% of the impurities which are largely diluted and dissolved in the extinguishing water and evacuated by
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she: .
The description which follows, with reference to the accompanying drawings by way of non-limiting examples, will make it clear how the invention can be put into practice.
FIG. 1 schematically represents a coke oven diversion station equipped with a view to implementing the invention, with or without ramming.
Figure 2 is a profile diagram corresponding to Figure 1.
Figure 3 shows a diagram of the treatment of a mixture of processed fine ore and coke dust, collected in settling tanks, with a view to grinding the coke dust.
FIG. 4 schematically represents a dry extinguishing station specially equipped for the use for this purpose of fine ore.
Coke extinguishing is practiced in particular by two methods, namely, conventional extinction, with water, and dry extinction, completed by spraying with water.
FIG. 1 diagrammatically represents a conventional extinguishing station, equipped with a view to implementing the method of the invention. Such a station can be used for extinguishing charges which have or have not been shelled beforehand.
The extinguishing station essentially comprises the extinguishing wagon 13 cooperating with a carriage 14 for distributing fine ore, supplied from a silo. 15 for fine ore, said carriage distributing the incandescent coke salmon which is in wagon 13, a regular layer of fine ore. The sprinkler boom 8 placed under the extinguishing tower 16 causes the extinction and the water used loaded with fine ore and coke dust then passes
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in settling tanks 12, after passing through the screening grids 11, optionally, grids allowing elements of dimensions less than 3 mm to pass through, approximately.
This sieve can be omitted if the coke dust discharged to the settling tank is intended to be taken up with a view to grinding prior to its reintroduction into a coke paste.
In the case of dry extinguishing, an extinguishing station, shown schematically in FIG. 4, is specially provided for the use of fine ore.
This station comprises a skip 2 which supplies incandescent coke to a capacity 1 containing the value of a coke oven charge, this capacity 1 communicating with an underlying capacity 5 containing the value. of two oven loads.
In capacity 1, the temperature of the coke is reduced to a value between approximately 1100 C and 700 C, while in capacity 5, this temperature is reduced to around 300 C.
The top of the capacity 5 has an opening 6 through which the fine untreated ore is introduced. The base of the capacity 5 comprises a grid 4 allowing the products whose dimensions are less than 20 mm to pass. A conveyor returns the products which pass through the grid 4 to an upper opening 3 of the capacity 1, the products fall on the glowing coke. The fine ore, roasted at very high temperature and reduced, is collected at the opening 7 of the base of the capacity 1, opening furnished with a grid which allows the products whose dimensions are less than 20 mm to pass.
The products which pass through the opening 7 are sent to an extinguisher 8. The refusal of the grid 4 exits by the base of the capacity 5 and is taken up by a Band 9
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which dumps it on a ramp 10; extinction is completed by sprinkling with water.
The sprinkling water, containing the treated fine ore and the coke dust pass into the settling basins 12, possibly equipped with a grid 11.
The recovery and possible treatment of the mixture of fine ore and coke dust are then carried out as in the case of conventional quenching with water.
The fine ore thus purified is introduced into a coke paste which is loaded in the usual way into the coke oven. If appropriate, this fine ore can, after drying and sieving, be re-mixed with the ground coke dust, after optional addition of 1 to 5% mineral oil or pitch before being incorporated into the coking paste. In FIG. 3, the wet mixture of treated fine ore and coke dust arrives at 17 in a drying oven 18, from where it passes over a sieve 19 (1 mm) where it is separated into two fractions.
The fraction greater than 1 mm (coke dust) passes through a crusher 20 before joining the fraction less than 1 mm (fine ore concentrate) in a mixer 21.,
In coke paste, the fine ore plays both the role of slimming and anti-cracking, the latter effect being greatly improved by the thermal conductivity of the ore.
These qualities make it possible to advantageously substitute fine ore for coke or semi-ground coke dust for the production of coke having the qualities required of good iron and steel coke. The coke obtained is of good quality, well melted and meets the requirements for physical characteristics. The fine ore being distributed therein homogeneously and in an ennobled form, we
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obtains, at the same time as a cast iron of excellent quality, a markedly increased productivity of the blast furnace.