<Desc/Clms Page number 1>
Dans les installations métallurgiques, pour obtenir un fonctionnement régulier et un bon rendement des appareils de traitement, hauts-fourneaux, bas- fourneaux, fours de fusion, etc...il est nécessaire de les charger avec des maté- riaux calibrés, minerais, coke et fondant. En ce qui concerne plus particulière- ment le minerai, celui-ci se présente souvent naturellement à l'état pulvérulent et il ne peut être directement utilisé sous cette forme. Ou bien, s'il est extrait sous forme compacte, sa préparation aux dimensions convenables d'utilisation par concassage et triage, donne naissance à une proportion notable de fines qui ne sont pas directement utilisables.
Ne le sont pas non plus certaines matières comme les poussières de hauts-fourneaux, les pailles de train de laminoir, les battitu- res les résidus de grillage, des produits de lavage riches en métal,, dont l'état de fine division rend l'utilisation malaisée.
Pour tirer parti de ces produits pulvérulents, on a évidemment pensé depuis longtemps à les transformer par agglomération en blocs utilisables dans les appareils de métallurgie. Généralement cette agglomération est réalisée en ajou- tant aux éléments pulvérulents un liant et en formant par compression des briquet- tes ou boulets. Ceux-ci, toutefois, manquent souvent de cohésion et résistent mal aux efforts mécaniques subis dans les appareils. On a proposé d'améliorer leurs qualités en les soumettant à une cuisson. Ce mode opératoire est onéreux. Il exi- ge des installations spéciales et une appréciable dépense d'énergie.
A la différence de ce procédé, qui exige une compression des matières utilisées, on réalise dans diverses usines métallurgiques l'agglomération des mine- rais pulvérulents suivant un traitement de scorification par combustion. Le mine- rai pulvérulent est mélangé à une faible proportion de combustible et, au besoin de fondant, calcaire par exemple. On.amorce une combustion qui, se développant, produit le collage des particules et leur mise en blocs. Ce procédé est mis en oeuvre notamment de façon discontinue dans les caissons GREENAWALD, ou de façon continue dans les chaînes DWIGHT-LLOYD, rectiligne ou circulaires, ou encore dans les installations ABI ou des fours tournants (procédé SCHMIDT).
Dans ces appareils, le minerai pulvérulent additionné de combustible est traversé par un courant d'air. Le combustible étant allumé, la combustion se propage de proche en proche,tout en restant ménagée, jusqu'au point de créer une fusion naissante du minerai qui assure le collage des grains. De la masse obtenue on sépare les éléments qui se sont agglomérés pour les envoyer au traitement mé- tallurgique; on sépare les éléments non agglomérés (incuits, déchets, etc...) qui sont repris dans une opération ultérieure.
Ce procédé donne de bons résultats. Non seulement il assure. la trans- formation des matières pulvérulentes en blocs cohérents et durs, ce qui lui a fait donner le nom de "frittage agglomérant"; mais il enrichit parfois le minerai par élimination de certains composés;, comme le soufre ou l'anhydride carbonique (car- bonates) qui se trouvent entraînés par les produits de combustion et sont d'ail- leurs récupérableso Cependant il comporte diverses sujétions. La première est évi- demment une dépense de combustible. Mais surtout la mise en oeuvre du minerai et de combustible doit répondre à diverses conditions délicates de granulométrie. Il convient, en effet, que la couche soit suffisamment poreuse pour assurer le main- tien de la combustion.
Mais il ne faut pas non plus qu'elle soit trop perméable, car on aurait alors une combustion incomplète et insuffisante pour réaliser la fusion agglomérante (frittage).
C'est ainsi notamment que, sur les chaînes DWIGHT-LLOYD on opère avec des minerais et du coke ayant une granulométrie de 0 à 8 mm et il faut encore que la masse en traitement soit elle-même disposée sur une couche protectrice de granulométrie de 8 à 25 mm sans combustible.
Pour des matériaux de finesse plus grande la chaîne DWIGHT-LLOYD se trouverait en échec. Une granulométrie plus large serait aussi une source de dif- ficultés.
La présente invention a pour objet un procédé de préparation des mine-
<Desc/Clms Page number 2>
rais pour leur emploi dans des appareils d'agglomération par combustion, permet- tant de se libérer des sujétions imposées par les procédés existants d'aggloméra- tion, qu'il s'agisse du frittage agglomérant ou de l'utilisation directe des ag- gloméréso Cette préparation améliore aussi la qualité des agglomérés et réalise même une économie de combustible.
Ce procédé est caractérisé en ce qu'on prend des éléments granuleux, on les additionne d'une émulsion inverse d'huiles hydrocarbonées, puis d'un mélan- ge de brai pulvérulent et de ciment ou produit analogue, et l'on assure l'enrobage des éléments granuleux ainsi préparés par le minerai pulvérulent, pour former des grains ou nodules propres à alimenter l'appareil d'agglomération ignée.
Les éléments granuleux peuvent être des grains de combustible, de coke notamment, ou de fondant, calcaire par exemple. Eventuellement, si le minerai uti- lisé se présente avec une granulométrie large et ouverte, les grains les plus gros peuvent servir d'éléments granuleux servant à fixer les parties les plus fines.
Eventuellement avec des minerais très fins, les éléments granuleux peuvent être formés par le minerai lui-même s'agglomérant en boulettes sur des gouttelettes d'eau.
L'émulsion inverse, c'est-à-dire du type eau dans l'huile, est obtenue en incorporant à froid ou à faible température, 60 à 90 C, une lessive alcaline faible dans une huile hydrocarbonée provenant de goudrons ou de pétrole. Cette huile est suffisamment riche en éléments émulgateurs s phénols et homologues pour les huiles de goudron, acide naphténique et homologues pour les huiles de pétrole.
L'incorporation s'effectue par simple brassage et donne lieu à un produit stable.
Le mélange de brai pulvérulent et de ciment broyés ensemble très fins, ci-après dénommé "aiment asphaltique" peut contenir des proportions quelconques de brais et de cimento Une proportion avantageuse est de 50 % de brai et de 50 % de ciment en poidso Le ciment peut être remplacé par un autre produit analogue tel que calcaire, chaux, laitier, etc...
L'expérience montre que lorsque l'émulsion inverse se trouve au con- tact du ciment asphaltique, il y a rupture, l'huile de l'émulsion est absorbée par le brai du ciment asphaltique pour constituer un liant final à haute viscosité, qui enrobe la matière ainsi traitée, tandis que la solution alcaline libérée de l'émulsion constitue une protection externe.
En traitant ainsi par l'émulsion inverse et le ciment asphaltique les éléments granuleux, il se produit à la surface de ceux-ci un liant qui retient les particules de minerai pulvérulent, de telle sorte qu'il se forme un enrobage des- dits éléments à la façon d'un "pralinage". La phase aqueuse de l'émulsion rompue se porte à la surface en formant une couche superficielle qui isole les grains en- robés les uns des autres et empêche leur collage.
Ceux-ci peuvent donc être stoc- kés sans s'agglutiner entr'euxo
Au cours de l'agglomération ultérieure, cette exsudation superficielle participe au maintien de la porosité tant en ce qui concerne les grains, boulettes ou nodules agglomérés que celle de la couche de ces agglomérés, aussi bien pour l'agglomération ignée que pour la transformation métallurgique ultérieure.
Le liant final à haute viscosité formé et retenant les particules trai- tées est combustible. C'est même un combustible à haut pouvoir calorifique au moins pour la partie huile hydrocarbonée. Ce combustible, après avoir joué son rôle d'assemblage initial des particules, coopère ensuite à la combustion, celle de l'agglomération ignée ou celle du traitement métallurgique. On peut ainsi diminuer d'autant, voire supprimer l'addition initiale de combustible à la masse du minerai à agglomérer, ce qui constitue une appréciable économieo
Il est à remarquer que ce liant, jouant en outre et ensuite le r8le de combustible, se trouve mélangé au minerai avec contact intime et uniforme, le contact par enrobage d'un élément liquide étant beaucoup plus étroit que celui pouvant intervenir entre grains solides.
Il en résulte que les traitements ulté-
<Desc/Clms Page number 3>
rieurs s'effectuent plus régulièrement. Dans l'agglomération ignée, la régularité de la combustion se traduit par une uniformité plus grande de la porosité interne des agglomérés obtenus. Au cas où les agglomérés sont utilisés directement pour le traitement métallurgique, on obtient une réduction uniforme et, de ce fait, un meilleur rendement.
On observera que le procédé selon l'invention, tout au moins dans la sidérurgie, n'exige que des sous-produits normaux de cette industrie. Le ciment asphaltique peut être obtenu à partir du brai de distillation des goudrons de co- kerie et à partir des laitiers basiques. L'émulsion inverse est réalisée à partir du goudron brut de cokerie ou des huiles claires provenant de la distillation de ceux-ci.
Les enrobés, granulés, boulettes ou pralines, possèdent une dureté suffisante pour servir directement au chargement des appareils d'agglomération ignée.Ils peuvent servir à alimenter directement les caissons ou chaînes d'agglo- mération, type GREENAWALD, DWIGHT-LLOYD ou autre. Ils permettent de libérer cette alimentation de toute préoccupation granulométrique. En particulier, ces agglomé- rés sont placés sur chaîne DWIGHT-LLOYD sans couche protectrice sous-jacente, ce qui constitue une appréciable simplification de fonctionnement, en réduisant ou supprimant les retours. La hauteur de la couche traitée à porosité égale peut être augmentée. En outre, la conduite de la combustion est plus commode et mieux régla- ble,permettant de réduire la quantité d'incuits tout en augmentant la production.
Les agglomérés obtenus ont une porosité uniforme favorable à leur réduction ul- térieure. D'une façon génér.ale, le rendement est amélioré.
Par les dimensions des boulettes, granules ou "pralines" et la hauteur de la couche soumise au traitement on peut réaliser toute valeur de la porosité désirée compatible avec la durée et l'importance de la combustion requise.
La proportion de ciment asphaltique additionné au minerai varie de 1 à 5% en poids de celui-ci. La proportion d'émulsion inverse à utiliser est de 1 à 5 % du poids du minerai.
La proportion de combustible introduit, coke ou charbon, est calculée en tenant compte du liant combustible utilisé pour l'agglomération. Il est fré- quent que le liant soit suffisant pour assurer la combustion du traitement d'agglo- mération, auquel cas aucun combustible d'appoint n'est nécessaire.
Seul ou en liaison avec un autre combustible, le liant uniformément réparti, en contact intime avec le minerai, crée dans l'aggloméré, en brûlant, des multitudes de trous lui conférant une porosité uniforme favorable par la sui- te à une réduction facile et régulière.
Par un essai préliminaire au laboratoire, on détermine pour chaque minerai la quantité de combustible et de fondant nécessaire pour obtenir la fusion à telle température définie. Par le choix de propositions, on réalise aisément des enrobés autofondants qui s'agglomèrent spontanément à une température prédé- terminée.
Le procédé selon l'invention s'applique à tous minerais ou toutes matières pulvérulentes susceptibles d'être utilisés en métallurgie. Il est utili- sable pour les minerais de tous métaux dont l'obtention nécessite une fusion ignée, à partir de produits calibrés :fer, cuivre, plomb, etc... (minette, pyri- te, blende, etc...) . Mais on peut l'appliquer aussi à l'obtention d'agglomérés utilisables selon d'autres techniques ; électrolyse ou autre, par exemple pour les minerais de chrome (chromite).
EXEMPLES.
1 - Agglomération des cendres de pyrites.
Les cendres de pyrites obtenues par le procédé FLASH-ROASTING, sont des poussières riches en fer, ayant une granulométrie très fine de l'ordre du micron.
<Desc/Clms Page number 4>
Pour utiliser ces poussières en métallurgie, il est indispensable de les agglomérer. Mais cette agglomération notamment sur chaîne DWIGHT-LLOYD est difficile.
On la rend aisée, selon l'invention, par le processus suivant .
Les cendres de pyrites provenant de four de grillage sont humidifiées avec 7 % d'eau environ et additionnées de 1 à 5 % de ciment asphaltique à 50 % de brai et 50 % de laitier (en poids). Cette addition s'effectue avec brassage.
On prépare d'autre part, une ossature calcaire ou de coke ou les deux mélangés de granulométrie 0/5. Ces matières sont humidifiées à 7 % d'eau s'il y a lieu. Elles sont placées dans un malaxeur et on verse dans celui-ci 1 à 2 % en poids des matières précédentes d'émulsion inverse de goudron et de lessive alca- line. Le malaxage produit un enrobage des grains de calcaire ou de coke.
Lorsque cet enrobage est obtenu, on verse dans le malaxeur le mélange précédemment défini de cendres de pyrites et de ciment asphaltique. Le brai très fin de ciment asphaltique forme avec l'huile de l'émulsion un liant à haute vis- cosité, sur lequel viennent se fixer les grains très fins de cendres. Il se forme ainsi un pralinage donnant naissance à des grains recouverts de cendres de pyrites et utilisables comme matières de départ pour l'agglomération ignée selon les pro- cessus usuels.
Après le premier enrcbage, lorsque la capacité d'absorption de liant est épuisée, on peut pulvériser dans le malaxeur une nouvelle quantité d'émulsion inverse, en quantité de l'ordre de 1 à 2 %. Cette addition ramollit le premier liant et le rend apte à recevoir une nouvelle couche de mélange de cendres de py- rites et de ciment asphaltique, lequel se comporte comme précédemment en groissis- sant l'enrobé obtenu.
2 - Agglomération des minerais fins provenant du broyage de roches.
Certaines roches très dures, dites taconites, contiennent un minerai de fer très riche, ce minerai étant toutefois disséminé dans la roche. Pour utili- ser ce minerai, on broie finement la roche et on procède à la séparation par les moyens usuels :flottation, triage magnétique, etc...Ce qui permet d'obtenir le minerai concentré, mais sous forme de fine poussière, avec des grains de l'ordre de 1/10 de mm.
Ce minerai pulvérulent doit être aggloméré pour être utilisé en mé- tallurgie. On assure parfois cette agglomération au moyen d'un liant argileux, bentonite notamment et par cuisson dans un four rotatif ce qui nécessite un ou- tillage lourd et onéreux.
On opère plus économiquement et.plus simplement, selon la présente invention, en préparant des enrobés qui sont ensuite passés sur chaîne DWIGHT- LLOYD ou appareil analogue.
A cet effet, on place dans un malaxeur des éléments calcaires ou des grains de coke de granulation 0/5 et on verse sur ceux-ci 1 à 2 % en poids d'émusion inverse de goudron en solution alcaline. Après enrobage des grains par 1 'émulsion, on projette 1 à 2 % en poids de ciment asphaltique.
Il y a immédiatement rupture de l'émulsion et formation d'un liant final à haute viscosité. On projette alors dans le malaxeur le minerai (taconite) qui se fixe sur le liant en groississant les grains, lesquels toutefois restent isolés entre eux par une couche superficielle de lessive alcaline qui exsude à la surface par lente synérèse.
S'il est nécessaire, après formation d'une première couche, on peut en constituer une seconde sur chaque grain par pulvérisation d'une nouvelle char- ge d'émulsion inverse, de ciment asphaltique et de poussière de minerai.
Les grains ainsi obtenus sont directement utilisables dans les appa- reils d'utilisation pour l'agglomération ignée ou directement à l'état cru dans
<Desc/Clms Page number 5>
les fours à faible hauteur de chargebas-fourneaux, fours rotatifs et, en par- ticulier, fours électrométallurgiques.
3 - Agglomération de poussières de hauts-fourneaux.¯
Des poussières de hauts-fourneaux humidifiées dans la proportion d'environ 7% d'eau;, sont additionnées à 5 % en poids de ciment asphaltique et le mélange ainsi formé est introduit dans ou sur une table à secousse. On pulvéri- se sur le mélange 1% d'émulsion inverse sous forme de fines gouttelettes.
Les grains de brai de ciment asphaltique sont adsorbés par les gout- telettes d'huile, et forment de petits noyaux hydrocarbonés à haute viscosité sur lesquels les poussières de hauts-fourneaux se fixent par pralinage.
On continue progressivement la pulvérisation d'émulsion inverse jusqu'à ce que la quantité d'émulsion atteigne environ 5% du poids de poussières traitées.
Les boulettes formées autour des noyaux de brai adsorbé par l'huile de l'émulsion augmentent de volume, tandis que de nouvelles boulettes se forment.
Lorsque les boulettes formées ont atteint un diamètre de 2 à 8 mm on les évacue pour l'alimentation de l'appareil d'agglomération par frittage. Le res- te peut être réintroduit dans un nouveau cycle de préparation ou être traité par une addition complémentaire d'émulsion.
4 - Agglomération de minerais très fins.
Le minerai très fin dont les particules ont une grosseur comprise entre 1 micron et 1/10 de millimètre, humidifié à 7% d'eau environ, est malaxé avec 1 à 5% de son poids d'émulsion inverse. Cette émulsion se diffuse uniformément à la surface des particules. On ajoute 1 à 5 % de ciment asphaltique.
La masse ainsi formée est placée sur une table à secousses ou dans un dispositif vibrant. On projette des gouttelettes d'eau.
La quantité d'eau ainsi ajoutée sous forme de gouttelettes peut attein- dre 10 à 15 % en poids de minerai suivant la finesse et la nature de celui-ci.
Il se forme sur les gouttelettes d'eau des boulettes de minerai aggloméré, boulet- tes dans lesquelles l'eau joue le r8le d'ossature.
On observe que les gouttelettes d'eau ajoutées à la masse diluent l'émulsion inverse et la rendent plus active.
Les boulettes obtenues sont suffisamment dures pour résister aux hau- tes températures sans se déformer. Elles se prêtent à l'agglomération ignée. Elles peuvent aussi être utilisées directement en métallurgie, leur combustion se propa- geant facilement de la surface jusqu'à coeur.
Ce mode de préparation peut être appliqué à tous minerais très fins, notamment aux cendres de pyrites visées dans l'exemple 1.
5 - Agglomération des déchets de concassage.
Dans la préparation habituelle des minerais par concassage, on produit une quantité appréciable de déchets de granulométrie s'étalant de quelques microns à 5 à 8 mm. Ces déchets contiennent par conséquent à la fois des parties pulvéru- lentes et des parties granuleuses pouvant servir d'ossature, au sens,de l'Exemple 1, pour l'agglomération.
Les déchets de concassage, seuls ou additionnés de combustibles secon- daires, déchets de charbon ou schlamms, et éventuellement de fondant calcaire s'il y a lieu, sont humidifiés à 7 à 10 %,' puis placés dans un appareil de brassage, sontadditionnés d'émulsion inverse. Ces grains se trouvent ainsi immédiatement mouillés et enrobés uniformément.
On ajoute 3 à 5% de ciment asphaltique. L'émulsion est rompue et donne naissance avec le brai du ciment asphaltique à un liant final à haute viscosité.
Ce liant à la surface des grains attire les particules fines, en constituant des
<Desc/Clms Page number 6>
boulettes. La phase aqueuse de l'émulsion rompue se porte à la surface de ces boulettes, évitant leur collage.Ces boulettes sont directement utilisables sur chaînes DWIGHT-LLOYD pour agglomération ignée ou directement à l'état cru comme charge de bas-fourneaux, fours rotatifs, fours électrométallurgiques, etc...
6 - Agglomération de chromiteso
En dehors des roches très riches directement utilisables au four élec- trique avec addition de cokes et de quartz pour l'obtention de métal, il existe dans la nature des roches moins riches, mains contenant du minerai, susceptibles d'être traitées au four électrique. Ce minerai est séparé de la roche par concas- sage et triage ; il est obtenu sous forme pulvérulente.
A l'aide de ce minerai, on prépare des agglomérés directement utili- sables au four électrique, en opérant conformément au procédé selon l'invention.
On prépare des éléments de coke dont les dimensions sont de 2 à 5 cen- timètres. Ces éléments sont places dans un malaxeur et au besoin, humidifiés. On verse ensuite sur ces éléments 3 à 5 % de leurs poids d'émulsion inverse qui les recouvre et les mouille instantanément et uniformément. Lorsque les éléments de coke sont uniformément recouverts, on introduit 3 à 5% en poids de ciment asphal- tique, ce qui donne naissance au liant final à haute viscosité entourant chaque élément de coke.
On projette alors aussitôt dans le malaxeur progressivement et par petites quantités la chromite pulvérulente. Celle-ci pénètre dans les fissures du coke et s'incorpore au liant en formation par pralinage. Il se forme ainsi pour chaque élément de coke un nodule cohérent et résistant. L'exsudation super- ficielle protège la surface des nodules, évitant leur collage.
Les nodules ainsi constitués à ossature de coke et enrobage de chromi- te sont aptes à être traités directement au four électrique. Ils peuvent d'ailleurs être mis en stock pour être repris au moment désiré, leur consistance et leur iso- lement superficiel permettant leur mise en tas, même aux intempéries.
Bien entendu, ces nodules pourraient, si besoin est, être soumis à une cuisson avant d'être chargés dans les appareils métallurgiques.
L'agglomération des chromites sur ossature de coke, au lieu de s'effec- tuer en une phase, peut être conduite en deux ou plusieurs phases successives pen- dant chacune desquelles on projette sur le coke une partie seulement de l'émulsion inverse du ciment asphaltique et de la chromite.
Les opérations sont conduites de façon à ce que les nodules agglomérés obtenus contiennent la proportion de chromite correspondant à celle du combusti- ble, coke et liant hydrocarboné nécessaire à la réduction de ce minerai, ce qui est approximativement de 4 de chromite pour 3 de coke.
REVENDICATIONS.
1 - Procédé de préparation de minerais pulvérulents pour les rendre propres à alimenter des appareils d'agglomération ignée, caractérisé en ce que l'on prend des éléments granuleux que l'on additionne d'une émulsion invers d'hui- le hydrocarbonée, puis d'un mélange pulvérulent de brai et de ciment et l'on as- sure l'enrobage des éléments granuleux ainsi préparés par le minerai pulvérulent pour former des grains ou nodules.