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" GRANULATION DES LAITIERS .METALLURGIQUES
L'élaboration de divers métaux à l'échelle industrielle, notamment des fontes et des aciers, s'accompagne générale- ment de la production d'une quantité importante de laitier, dont l'évacuation et la préparation posent des problèmes' délicats.
Les inconvénients du décrassage habituel meuve sont bien connus :nécessité de disposer de cuvée à dresse*$ manoeuvres compliquées et nécessité d.e voies encombrante pour évacuer le laitier de l'aciérie { nécessité de parc. à scorie importants, avec installation pour le démoulage des cuves nécessité de broyer les scories dans des broyeurs ou
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moulins appropriée, soit pour préparer les laitiers ferti- lisants, soit pour récupérer le fer ou le manganèse, etc..
D'autre part, l'utilisation en agriculture des laitière fertilisants est facilitée et l'efficacité de ceux-ci amé- liorée, si l'on a des granules à la place d'une poudre fine* ce qui justifie la tendance déjà ancienne de l'industrie des engrais chimiques à rechercher des présentations se$- nulées.
Il y a longtemps que l'on a essayé de granuler les laitiers métallurgiques dans des installations adéquates, mais des difficultés demeurent. En particulier, cette grenu- lation avait lieu loin du convertisseur ou récipient d'éla- boration du métal, ce qui entraînait la nécessité d'évacuer les cuves à laitiers de l'aciérie et posait des problèmes thermiques importants. Ces problèmes thermiques sont encore plus importante et difficiles à résoudre si le laitier) de type Thomas, provient de l'affinage de fontes phosphoreuses à l'oxygène pur.
En effet, dans ce cas, les laitiers plus riches en chaux et moins riches en fer ont des points de fusion plus élevés, et il est difficile de les maintenir liquides entre l'aciérie et l'installation de granulation*
Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients et de permettre le granulation sans manipu- lation intermédiaire des laitiers.
A cet effet, la présente invention a pour objet un procédé de granulation des laitiers métallurgiques, caracté- risé en ce que le granulation est effectuée sous le réel- pient métallurgique lui-même dans le jet de laitier qui coule lors du décrassage, au moyen d'au moins un jet gazeux insufflé transversalement audit jet de laitier avec une
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quantité de mouvement par unité de temps suffisant pour que la solidification des granules ainsi formés soit assurée par la longueur de leur trajectoire dans l'atmosphère.
Suivant une autre caractéristique que peut présenter le procédé on introduit de l'eau dans le jet gazeux en amont de la zone où il rencontre le jet de laitier, de façon que l'eau soit incorporée dans ledit jet gazeux et diffusée par celui-ci sous forme de gouttelettes.
Suivant une autre caractéristique que peut présenter le procédé ,le jet de laitier coule du récipient métallurgie que dans un chenal intermédiaire à lasortie @uquel est effectuée la granulation.
Suivant une autre caractéristique que peut présenter le procédé, une pulvérisation d'eau est pratiquée sur le trajet des granules après leur formation pour rendre l'air plus conducteur de la chaleur et effectuer un refroidissement plus rapide desdite granules*
Suivant une autre caractéristique que peut encore pré- senter le procédé, les granules sont recueillis et: refroidis dans une cuve d'eau portée à une température voisin* de 100 C.
Suivant une autre caractéristique complémentaire de, la précédente, on règle l'alimentation en eau de la cuve de façon que l'eau contenue dans la cuve soit maintenue au voisinage de l'ébullition par la chaleur apportée par les granules recueilli±.
L'invention a aussi pour objet une Installation de granulation des laitiers pour mettre en- oeuvre' @ le procédé ci-dessus,' caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de pulvérisation du laitier liquide comportant
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des moyens pour produire sous le récipient; métallurgique su moins un jet gazeux transversal au jet de laitier qui coule lors du décrassage, coopérant avec des moyens connus en soi pour recueillir et évacuer ae façon continue les granules ainsi formés.
L'invention peut, en outre, comporter une ou plusieurs- des caractéristiques suivantes, en combinaison avec les précédentes : a/ Les moyens pour produire au moins un jet gazeux consistent en injecteurs plats produisant une lame gazeuse sensiblement horizontale sous pression, dont la largeur est au moins égale à la largeur maximale du jet de laitier à l'endroit où s'opère la pulvérisation, b/ Les moyens pour produire au moins un jet gazeux comportent une pluralité d'orifices dont les axes convergent;
dans la direction du jet de laitier liquide. c/ Les moyens pour produire au moins un jet gazeux comportent une pluralité d'orifices dont les axes sont sensiblement parallèles entre eux. d/ Le dispositif de pulvérisation est porté par le récipient métallurgique lui-même, et l'accompagne dans ses mouvements de versement, e/ Pendant le décrassage un chenal intermédiaire est disposé entre le bec verseur du récipient métallurgique et le dispositif de pulvérisation du laitier. f/ Des injecteurs d'eau finement divisée sont disposés sur le trajet aérien des granules après leur formation, g/ Des injecteurs d'eau sont disposés sur le trajet du jet gazeux avant la formation des granules.
h/ Les moyens pour recueillir et évacuer les granules consistent en une trémie ouverts à se partie inférieure et une bande transporteuse.
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i/ Les moyens pour recueillir et évacuer les granulé* consistent en une cuve contenant de L'eau et en une chaîne transporteuse pour extraire les granules de le cuve, ladite cuve comportant des moyens intérieurs de guidage des granules vers la chaîne transporteuse.
Comme on le comprend, le principal avantage inhérent eu procédé de granulation suivant la présente invention est de permettre la granulation du laitier encore liquide . sous le récipient métallurgique lui-même au =:gent même du décrassage. De la sorte aucune manipulation du laitier liquide n'est plus nécessaire et aucun problème thermique ne se pose plus.
De plus, l'évacuation classique de sec- ries par poches circulant sur voies ferrées est supprimé* ou tout au moins fortement diminuée,, En effet, les grenules sont évacués de façon continue dès leur formation, et seul* une faible partie du laitier (quelques pour cent) peut cou- ler sous le récipient métallurgique si le dispositif de pulvérisation n'est pas parfaitement réglé.
La granulation proprement dite est effectuée su moyen d'un jet ou d'une lame gazeux, par exemple de l'air compri- mé ou de la vapeur. Mais bien entendu, tout autre gaz sous pression suffisante pourrait convenir.Le jet de gaz compri- mé sert essentiellement à assurer la division du laitier à l'état de granules, le refroidissement de celui-ci pouvant être assuré par un trajet suffisant dans l'air ambiant.
Pratiquement, le parcours des granules dans l'atmosphère doit être de plusieurs mètres.On peut introduire de l'eau dans le jet gazeux en amont de la zone où il rencontre le laitier de façon que l'eau soit incorporée dans le jet et diffusée par celui-ci sous forme de gouttelette*,
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On obtient ainsi d'une façon simple une trempe du lai- tier, ce qui exerce un effet favorable sur la solubilité citrique ammoniacale des granules et sur leur pouvoir fer- tilisant. En outre,
comme l'eau est sous une forme divisée lorsqu'elle atteint le jet de laitier cette trempe est obtenue sans risquer les explosions qui peuvent se produire avec les procédés de granulation à l'eau dans lesquels des casses importantes d'eau et de laitier en fusion peuvent se rencontrer*
On peut également pratiquer une pulvérisation d'eau à faible débit et faible vitesse, sur le trajet des granules, dans le but principal de rendre l'air ambiant beaucoup plus conducteur de la chaleur ;un effet refroidissant complémen- taire sera ainsi obtenu, mais la quantité d'eau pulvérisée restera toujours assez faible pour que les granules soient recueillis à l'état sec.
De telles pulvérisations procurent l'avantage complémentaire de permettre une réduction consi- dérable de l'encombrement des installations de granulation, par rapport à une granulation à l'air seul ;en effet, le parcours nécessaire des granules dans l'atmosphère pour obte nir un refroidissement suffisant est beaucoup plus court.
Après leur parcours dans l'atmosphère, les granules tombent dans une trémie largement ouverte vers le haut .ils sont évacués de façon continue, soit par un transporteur pneumatique, soit par une bande transporteuse. Cette évacua- tion continue est nécessaire pour éviter que les granules, solidifiés mais encore chauds, ne s'agglomèrent. Il est également possible d'accélérer le refroidissement des gra- nules après un parcours relativement faible dans l'atmosphè- re, en les recueillant dans une cuve d'eau. Cette méthode
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peut être mise en oeuvre par exemple au moyen d'une cuve à eau dans laquelle se trouve une chaîne transporteuse à godets garnis de toile métallique qui remonte les granules à la surface.
Une trémie immergée faisant office d'entonnoir dirige alors les granules vers les godets de la chaîne* Si l'eau est à une température voisine de 1000 C et que l'équilibre thermique ne soit pas atteint au cours du re- froidissement, c'est à dire que les granules en sortent à une température supérieure à 100 C, par exemple vers 125 0, leur séchage survient très rapidement dès leur sortie de l'eau. On peut aussi faciliter ce séchage en les évacuant en faible épaisseur au moyen d'une bande transporteuse continue. Il est alors possible de procéder à l'ensachage des granules directement à la sortie de la bande transpor- teuse.
Il est très facile de maintenir l'eau de la cuve à l'ébullition, ou près de l'ébullition, d'une manière simple, grâce à l'apport de chaleur dû aux granules eux-mêmes qui ' atteignent l'eau à une température assez élevée 1 il suffit de régler l'alimentation en eau de la cuve poux compenser. seulement les pertes par évaporation et maintenir le niveau.
Cette méthode de collection dans l'eau offre, en outre, la possibilité d'éliminer les poussières trop linos, par lavage des granules, grâce à un choix judicieux de la toile métallique des godets de transport.
Le dispositif de pulvérisation du laitier peut être porté par le récipient métallurgique lui-même, de façon à l'accompagner fidèlement dans ses mouvements de versement, car il est important que la disposition des buses de gaz comprimé ne varie pas par rapport au jet de laitier.Maie une autre solution consiste à faire couler le laitier du récipient métallurgique dans un chenal intermédiaire fixe @
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à la sortie duquel se fait la granulation. Dans cette solution, ledit cheusl intermédiaire et le dispositif de pulvérisation peuvent être portés par un même chariot, ce qui rend invariable la géométrie de l'ensemble.
Cette dispo- pition présente en outre l'avantage que la hauteur au- dessus du sol du bec,verseur de ce chenal reste invariable, ce qui facilite la collection dos granules en leur donnant un trajet fixe dans l'atmosphère.
La trajectoire des granules dans l'atmosphère est défi- nie par l'angle entre le jet ou les jets de gaz comprimé et le jet de laitier, par la distance entre la buse qui amené le jet sous pression et le jet de laitier, et par la disposition relative des différents jeta de gaz comprimé, La distance entre la buse et le jet de laitier sera la plus réduite possible, et ne sera pas, de préférence, supérieure à une dizaine de centimètres. De môme, il est préférable que la distance verticale entre le plan du bord inférieur du bec verseur et celui des injecteurs ne dépasse pas 0,50 m. En effet, la granulation proprement dite étant effectuée uni- quement par le gez, le jet de laitier ne doit pas acquérir une vitesse,donc une énergie cinétique, trop grande.
Plus les injecteurs seront rapprochés du bec verseur, mieux se fera la granulation*
La granulométrie des granules obtenus dépend de la quantité de mouvement du jet gazeux, de la distance entre le jet de laitier et la buse de sortie du jet gazeux, de la nature chimique du laitier qui agit aur sa viscosité et se tension superficielle, et de sa température.
On va maintenant décrire, à simple titre d'exemple nullement limitatif, et à seule fin d'illustrer et de bien faire comprendre l'invention, une installation de granula-
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-tion des laitiers de convertisseurs d'aciérie conforme à l'invention, en se référant aux dessina annexés, dans les- quels . la Fig. 1 est une représentation simplifiée en perspec- tive de l'installation de granulation . la Fig. 2 est une représentation simplifiée en coupe d'un dispositif de collection dans l'eau et d'évacuation des granules ; et * la Fig. 3 est un exemple de courbe granulome tri que des ' produits obtenus.
On déaire granuler le laitier provenant de, l'affina- ge pneumatique de fonte en acier dans un convertisseur .expérimental 1 de 6 tonnes de capacité. Le convertisseur 1 est représenté en position de décrassage sur la Fig. 1. @ Le laitier 2 coule dans un court chenal intermédiaire 3 porté par un chariot 4.
Le chariot 4 porte également une buse horizontale de pulvérisation 5, de forme aplatie, se terminant par une fente en arc de cercle dans un plan hori- zontal se trouvant à 10 cm au-dessous du bord verseur du chenal 3 et à 30 mm du jet de laitier coulant du chenal, dans un plan horizontal* Une canalisation d'eau, non repré- sentée sur la figure, et dont la forme est également apla- tie débouche au res des lèvres de la buse 5 intérieurement à celle-ci. Cette buse 5 est alimentée en air comprimé sous une pression de 6 kg/cm2 effective par des moyens, classiques non représentés.
Le jet de laitier est pulvé- risé par l'air comprimé et dévié en un jet 6 de granules qui subissent d'abord un refroidissement brutal sous l'action des gouttes d'eau entraînées par le jet de Sa$ incident et continuent à se refroidir et achève leur soli- dification pendant leur parcours dans l'air ambiant.Cette
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solidification et ce refroidissement sont favorisés par de faibles injections d'eau au moyen des rampes 7 placées au-dessus du parcours des granules. Ces rampes sont mainte- nues en place et alimentées en eau par des moyens égaies ' ment non représentés. Après solidification, les granules sont recueillis dans une trémie 8 et évacués de façon continue par une bande.transporteuse métallique 9.
La trémie 8 est montée sur un chariot 10, de façon à pouvoir ajuster sa position pour la meilleure collection possible des granules.
On a affiné dans le convertisseur 1 une fonte de composition t
0 . 3,8%
P * 1,8%
Si - 0,5%
Mn " 0,6% au moyen d'oxygène techniquement pur tenant en suspension de la chaux pulvérulente, suivant une méthode connue. On a décrassé à la fin de la première phase de l'affinage (C " 1% ,P - 0,2% , 9 Un - 0,2%) 70 kg de laitier à la tonne de fonte, de composition
CaO = 55%
MgO - 1% siO2 = 7%
P2O5 = 22%
FeO - 9%
MnO " 4% à la température approximative de 1640" C. Le temps de décrassage a été de 2'15".
On a granulé ce laitier avec un débit d'air comprimé' de 12 Nm3/mn, sous une pression de 6 kg/om2. On a recueilli 90% du laitier sous forme de gre- nules dans la trémie 8 située à 5m du convertisseur 1. Le
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reste du laitier a coulé au col ou a été dispersé à l'ex- térieur de la trémie. Il est possible d'améliorer ce chiffre de 90% en étudiant de très près la forme de la buse de pulvérisation 5.
La Fig. 2 montre un dispositif de collection CI=$ l'eau des granules. Le dispositif de granulation proprement dit est le même que celui de la Fig. 1, et n'est pas représenté sur cette Fig. 2. Le jet de granules 6 est recueilli par une trémie 11 à demi immergée dans une cuve à eau 12 avec clapet de vidange 12a. Les granules collectés par la trémie 11 tombent sur une chaîne transporteuse 13 dent les godets 14 sont en fait des paniers de toile métallique à Mille de 0,1 mm. La chaîne 13 sort les granules de l'eeu et les déverse sur une bande continue 15 qui les évacue Tara le lieu de stockage ou d'ensaohage.
Les granules arrivent dans la tréuie 11 à une tempes rature comprise entre 500 et 700 C, et subissent une treape énergique. L'eau de la cuve 12 est maintenue constamment. l'ébullition par la chaleur ainsi apportée. Un dispositif classique d'alimentation en eau,représenté en 16, maintient le niveau dans la cuve pour compenser les portes par évs- poration. Aussitôt sortis de l'eau, les granulée sèchent presque instantanément. Des échantillons prélevés dans l'eau et enfermés immédiatement en flacon étanche ont montré à l'analyse un taux d'humidité de 4 à 6 %. Ceci s'explique par le fait que' l'eau est à 100 C, et que les granules n'atteignent pas l'équilibre thermique avec l'eau, et sortent à une température comprise entre 120 et 130 C.
La granulométrie du laitier a été celle indiquée par la courbe de la Fig. 3,qui montre que 95% des granules sont inférieursà 2 mm, tandis que la proportion de fines infé-
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-rieures à 0,1 mm ne dépasse pas 1 à 2%.
Quant au pouvoir fertilisant, on peut l'apprêter par les coffres de solubilité citrique, Pour le granlea recueillis secs au moyen de l'installation de la Pige 1, on trouve une solubilité dans l'acide citrique de 90% et une solubilité dans le citrate d'ammonium de 66%. Le granules trompés au moyen de l'installation de la Fig. 2 présentent une solubilité dans l'acide citrique voisine de 93%, et une solubilité dans le citrate d'ammonium voisin* de 83 à 84%.
Ces chiffres se' comparent avantageux sement à ceux relatifs eux scories Tbomaa moulue classi- ques, pour lesquelles le solubilité dans l'acide citrique habituelle est de 80 à 90%, la solubilité dans le citrate d'ammonium n'excédant généralement pas 30 à 40%.
Il est bien entendu qae la description qui vient d'être faite ne constitue qu'un exemple en aucune lagon limitatif de mise en oeuvre de l'invention, et il va de soi qu'on pourrait imaginer bien des variantes et perfectionnements de détails sans sortir du cadre de la présente invention,