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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.