BE567712A

BE567712A -

Info

Publication number: BE567712A
Authority: BE

Description

La présente invention est relative à un procédé de réduc- tion des minerais de fer.

L'appareil classique de réduction des minerais de fer que constitue le haut-fourneau présente certains inconvénients dont la gravité s'accentue de plus en plus. @
Il nécessite en effet comme combustible et réducteur, un produit 'de qualité qui est le coke métallurgique, produit qui tend à

devenir de plus en plus rare et de plus en plus coûteux. D'autre part, un second inconvénient, plus grave encore, du haut-fourneau, résulte du' fait que la consommation de carbone y est exagérée. En effet, le haut- fourneau est à la fois un appareil de chauffage et de réduction, dans le- quel combustible et produit à réduire se trouvent intimement mélangés.

Il en résulte que la quantité de chaleur nécessaire pour amener le laitier et la fonte à l'état fondu, y compris la quantité de chaleur nécessaire à la réduction, ne peut être obtenue, dans la zone des tuyères, que par une combustion du carbone en oxyde de carbone., Dans les zones supé- rieures du fourneau, où l'anhydride carbonique commence à pouvoir coexister avec l'oxyde de carbone et le carbone, les temps de contact sont très courts et finalement l'énergie calorifique du combustible cher et de qualité que constitue le coke est très mal utilisée, les gaz s'échap- pant du haut-fourneau contenant trop d'oxyde de carbone et trop peu d'anhy- dride carbonique.

Les processus bien connus d'agglomération ignée ont cer- tes déjà permis de remédier partiellement à ces inconvénients du haut- fourneau. Ils ont pour but d'éliminer dans un autre appareil que le haut- fourneau, les carbonates et l'humidité des minerais à réduire en réali- sant une combustion quasi complète en anhydride carbonique, du combus- tible utilisé, ce qui donne à ce dernier un effet thermique 3 à 4 fois plus élevé qu'au haut-fourneau. Mais ces procédés n'apportent qu'une solution partielle au'problème posé.

La présente invention a pour objet un procédé de réduction ' des minerais de fer dans lequel on peut utiliser des combustibles moins rares et moins coûteux que le coke et dans lequel le rendement calorifique du combustible utilisé est supérieur à celui réalisé dans les procédés clas siques.

Il consiste essentiellement à préchauffer le minerai à une température aussi élevée que possible et à l'amener ainsià l'état de masse fondue dans laquelle on introduit ensuite l'agent réducteur tout en maintenant la masse à une température suffisante pour que la fonte et le laitier formés se séparent aisément.

Les deux phases de l'opération - fusion du minerai ou préparation et réduction proprement dite - , peuvent se faire de manière continue ou non, soit dans un seul appareil, tel par exemple un four tour- nant ou un four à cuve, soit dans deux appareils séparés.

Dans la zone de préparation, le minerai est préchauffé et amené à l'état fon@@, à une température aussi élevée que possible , parexemple 1.400* à 1.600 , et compatible avec la durée des réfractaires.

On peut, lors du chargement et suivant les nécessités, ajouter des agents fluidifiants aux minerais à traiter, afin d'avoir aux températures élevées une fluidité suffisante de la masse.

Le procédé objet de l'invention n'exclut pas l'addition d'un certain pourcentage de combustible solide pulvérisé ou en grain à la masse entrant dans la zone de préparation, mais cette addition n'est généralement pas nécessaire et ne peut en tout cas constituer qu'une fai- ble partie ¯de la quantité d'agent réducteur ajoutée dans la seconde phase de l'opération et nécessaire à la réduction proprement dite. Cette addi- tion peut être avantageuse pour amener les minerais dans un état de pré- réduction destiné à donner ainsi éventuellement des produits plus faciles à liquéfier.

Le chauffage de la zone de préparation peut se faire d'une manière classique par combustion de combustibles quelconques, gazeux ou non, au moyen d'air, d'oxygène, d'air enrichi en oxygène, humides ou non, les uns et/ou les autres préchauffés ou non.

Lorsque les deux phases de l'opération ont lieu dans le même appareil, par exemple un four tournant, il est avantageux de brûler partiellement les gaz provenant de la zone de réduction proprement dite.

Dans la zone de réduction proprement dite, on procède à deux opérations : fournir le réducteur et maintenir une bonne température, par exemple 1. 350 à 1.600 , de telle manière que la fonte et le laitier se séparent aisément.

Il est avantageux de préchauffer le plus possible le réduc- teur dans un appareil différent de l'appareil de réduction. Constitué en ordre principal par du combustible solide, il est fluidisé et injecté sur le bain avec une pression suffisante. Il n'a pas été trouvé nécessaire de dé- passer une pression de 10kg/cmê. Le combustible fluidrsé peut aussi être injecté dans le bain, au moyen d'une lance immergée.

Comme support de l'agent réducteur injecté dans le bain, on peut utiliser, de préférence en les préchauffant, soit un gaz réducteur,

soit de l'air enrichi en oxygène, soit,de l'oxygène techniquement pur.

Lorsqu' on.emploie de l!air enrichi ou de l'oxygène, ceux-ci, au contact de Il agent- réducteur,. en brûlent instantanément une partie en oxyde de carbone et'on obtient ainsi:un gaz support sans oxygène libre.

Il a. été trouvé avantageux de réaliser. l'injection de l'agent réducteur en utilisant le moins possible de gaz support, par exemple en injectant plusieurs kilogs de combustible solide par m3 de gaz support.. Le combustible solide ainsi. injecté réagit très rapidement et réduit le minerai, dégage de l'oxyde de carbone en quantités considé- rables et noie la masse liquide dans une atmosphère réductrice.

Dans la réalisation pratique du procédé objet de l'inven- tion, il. faut tenir compte du fait qu'il est nécessaire de maintenir en fu- sion, jusqu'à la fin, la masse en traitement, de façon à permettre la sé- paration aisée de la fonte et du laitier. Les calories nécessaires à cet effet doivent être fournies à la masse, en tenant compte d'une part du caractère fortement endothermique des réactions et d'autre part, des pertes. Une partie de ces calories provient du préchauffage de l'agent réducteur et du gaz support. La partie la plus importante provient ce- pendant de la combustion de l'oxyde de carbone résultant de la réduction, et, si nécessaire, de la combustion en CO ou en H2O d'un autre combus- tible, dans un comburant de préférence préchauffé.

La séparation entre liquides peut se faire par suite de la différence de densité.

Pour certains minerais et avec des températures de travail' suffisamment élevées,, le% opérations que nous venons de décrire ne conduis ent pas à la formation de fonte,, mais dïrectement à la forma- tion d'acier.

Le cas suivant de réalisation dans un four tournant du procédé suivant l'invention est donné à titre exemplatif et non limitatif.

Dans l'exemple choisi, le four tournant est muni du côté des hautes températures, de trois lances refroidies. La première,dirigée vers le bain à proximité de celui-ci, amène l'agent réducteur fluidisé chaud sous pression; la deuxième, parallèle à l'axe du four et située à la sortie de celui-ci, brille une partie du CO provenant de la réduction et le combustible dappoint avec de l'air enrichi préchauffe; la troisième

lance pénètre plus avant dans le four et brille en CO2 une quantité supplé- mentaire de gaz pot. réaliser une température suffisante à la liquéfaction du minerai introduit.

Le procédé suivant l'invention a l'avantage de s'accommo- der de combustibles de qualité médiocre et de très faible granulométrie.

REVENDICATIONS.

1. - Procédé de réduction des minerais de fer, c ar a c - térisé en ce que, dans une première phase ou zone de l'opération, le minerai est préchauffé à une température aussi élevée que possible et amené ainsi à l'état de masse fondue et en ce que, dans une seconde pha- se ou zone de l'opération, on introduit ensuite l'agent réducteur dans cet- te masse fondue en maintenant celle-ci à une température suffisante pour que la fonte et le laitier formés- se séparent aisément.

Claims

2. - Procédé du genre mentionné sous la revendication 1 , caractérisé en ce que les deux phases de l'opération décrites sont réalisées de façon continue ou non, dans un seul appareil, tel que par exemple un four tournant ou un four à cuve.

3. - Procédé du genre mentionné sous la revendication 1 , caractérisé en ce que les deux phases de l'opération, c'est-à-dire la fusion du minerai d'une part et la réduction de la masse en fusion d'autre part, se font de façon continue ou non, dans des appareils distincts.

4. - Procédé'du genre mentionné sous l'une ou l'autre des revendications 1 à 3 , caractérisé en ce que, dans la première phase de l'opération, le minerai est porté à une température de 1.400 à 1. 600 C.

5. - Procédé du genre mentionné sous l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que, lors du charge- ment dans la zone de préparation et suivant les nécessités, on ajoute des agents fluidifiants aux minerais à traiter.

6. - Procédé du genre mentionné sous l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que, lors du chargement dans la zone de préparation, on ajoute aux minerais à traiter un certain pourcentage de combustible solide pulvérisé, ou en grain. <Desc/Clms Page number 6>

7. - Procédé du genre meritionné sous l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que le chauffage dû-minerai à amener à l'état fondu dans la zone de préparation se fait par combustion de combustibles quelconques, gazeux ou non, au moyen d'un comburant quelconque humide ou non, tel que par exemple de l'air, de l'oxygène, ou de l'air enrichi en oxygène.

8. - Procédé du genre mentionné sous la revendication 7, caractérisé en ce que les combustibles et/ou les- comburants utilisés dans la zone de préparation sont préchauffés.

9. - Procédé du genre mentionné sous la revendication 7, caractérisé en ce que le combustible utilisé dans la zone de prépa- ration est du gaz provenant de la zone de réduction proprement dite.

10. - Procédé du genre mentionné sous l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que 11 agent réduc- teur introduit dans la masse fondue dans la seconde phase de l'opération est préchauffé dans un appareil différent de l'appareil de réduction.

11. - Procédé du genre mentionné sous l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'agent réducteur est fluidisé et injecté à une pression suffisante sur et/ou dans la masse fondue.

12. - Procédé du genre mentionné sous 11, caractéris s é en ce que la pression d'injection de l'agent réducteur ne dépasse pas 10kg par cm .

13. - Procédé du genre mentionné sous la revendication Il ou 12, caractérisé en ce que l'agent réducteur est supporté pendant son injection soit par un gaz réducteur, soit par de l'air enrichi en oxy- gène, soit par de l'oxygène techniquement pur.

14. - Procédé du genre mentionné sous la revendication 13, caractérisé en ce que le gaz support de l'agent réducteur est préchauf- fé.

15. - Procédé du genre mentionné sous l'une ou Fautre des revendications précédentes, c a r a c t é r i s é en ce que la masse en trai- tement est maintenue en fusion dans la zone de réduction proprement di- te par combustion de l'oxyde de carbone résultant de la réduction et, si nécessaire, par combustion en CO ou en H2O d'un autre combustible dans un comburant de préférence préchauffé.