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Pelleta de *tuerai de fer amélioré , procédé et appareil pour les produire*
La présente invention se rapporte à des pellets améliorée autofondants de minorai de fer et à un procédé et à un appareil perfectionnât pour la préparation des pellets. Un pellet auto tondant est un pellet qui contient une partieetde préférence la totalité de fondant nécessaire pour réduire le minerai de fer du pellet.
Le procédé général pour produire du fer métallique à partir du minerai consiste à introduire le minerai dans un haut fourneau avec un fondant. Le minerai de fer, qui est un oxyde du métal, est réduit . l'état métallique en soufflant des gaz rédue- @eurs .baud, dans le haut fourneau, La matière utilisât comme fondant favorise la fuison de impurstés au minerai (alumine, silt,
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0*$ etc) et permet cette fusion a une température plue basse que celle qui est nécessaire pour faire fondre ces matières seules.
Le fondant est généralement le calcaire et/ou la dolomite.
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Au cours de ces dernières années, à mesure que les réstr* ves de minorai de fer de qualité supérieure se sont épuisées, on a fait appel de plus en plus souvent aux minerait de fer pauvret.
Ces minerait de fer pauvres sont d'abord broyés puis concentrés et
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transformé en pelleté liés par de 1,9*au (upellets vert*") D'ordinaire (et dans le cas de la présente invention) on utilise environ 1/2 pour-cent de bentonite pour obtenir des pelleté verte liés par l'eau qui soient plus solides. Les pellets verte sont tâchée et calcinés pour leur donner une résistance Mécanique suffi.
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sante pour les manipulations, le transport et le chargement dans un haut fourneau.
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Une pression considérable t'tactret sur les pelleté dans le haut fourneau et ou Il* à;* trouvent soumis à la charge d'une co: one élevée de matières Les pelleta doivent avoir une grande
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résli anee mécanique considérable dans le haut fourneau pour évi- ter qu. les couches inférieures de pelleta soient deranées par des couches tup4rieurest et qui rendrait la charge imperméable aux gaz rédu cure qui doivent être soufflée à travers la charge pour la réduis
Des minerais de fer naturels et relativement exempts de fondant ont été agglomérés et calciné avec succès en pellets très résistants et satisfaisants pour alimenter unhaut fourneau.
Il existe, cependant, des minerais dé fer naturels qui contiennent à l'état brut d'extraction des quantités faibles, mais significatives$ de fondant* On ne connaît aucun moyen économique d'éliminer ce
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fondant du minorai de fer of il se trouve naturellement, En outre, il est désirable que les pelleté contiennent une partie ou même la totalité du fondant nécessaire pendant la réduction du minerai
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or.qu'il, sont Introduit* da.n. le haut foume&u4 LA ffêtmt de tout le fondant nécessaire ami les pellets, offre le grand avantage
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économique d'une diminution du nombre de constituants à introduire dans le haut fourneau.
En outre, lorsque le fondant se trouve dans la pellet on obtient une répartition uniforme du fondant et du minerai .qui est impossible lorsqu'on introduit des couches alter- nées de minerai et de fondant dans le haut fourneau. Les pellets de minerai de fer et de fondant durcis à la chaleur offrent en outre l'avantage que le fondant est à l'état calcina lors de l'introduc- tion dans le haut-fourneau et que, par conséquent, le., quantités de chaleur et la consommation en cocke du haut fourneau son -éduites.
Vu que d'excellents pellets de minerai de fer exem. de fondant ont été produits, on a essayé d'abord dans les rechercha ayant abouti à l'invention, de traiter de façon :semblable les pellets contenant un fondant uniformément réparti dans leur masse, ces pellets étant par la suite calcinés au four jiour les durcir.. Les premières tentatives de durcir des pellets de minerai de fer et de fondant n'étaient pas entièrement satisfaisantes par suite d'une @@oumulation d'un dépôt @@@@re à la surface @@@@ @@ @@.
En usine pilote, cette accumulation est suffisamment importante pour que le dépôt doive être éliminé après 24 heures de fonctionne- ment. On a considéré au début qui cette accumulation d'un dépôt annulaire dans le four provenait de la modification physique des particules de poudre de minerai de fer agitées @ le tour et tombant dans la flamme, ces particules se liquéfiant et le liquide adhérant à l'intérieur du four et y constituant un anneau*
Des recherchas plus poussées, cependant, ont abouti à la conclusion que l'accumulation de matière n'était pas le résul. tat de ce seul phénomène.
En fait, l'accumulation en anneau pro- vient du chauffage du minerai de fer (avec ses impuretés) et du fon- dant qui forme un laitier à une température Inférieure à celle requise pour calciner les pellets et les durcir par la chaleur.
On a donc envisagé de (supprimer la formation d'anneaux en éliminant du minerai de ter les constituants générateurs de laitier. Ce moyen, cependant, ne s'est pas révélé pratique. Comme il est
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nécessaire d'admettre la présence de constituante générateurs du laitier dans le minerai, il est très désirable que le fondant se trouve dans le pellet pour réduire le nombre de constituants différents à introduire dans le haut fourneau.
On a considéré pendant un certain temps que l'accumula- tion en anneau était inévitable, et on s'est attaché à rechercher 'des moyens permettant d'éliminer l'anneau. D'autres études ont révé- lé, cependant, que les formations les plus importantes d'anneau se produisent à peu près à 80 pieds (24 m) de la sortie d'un four du type industriel. On a trouvé qu'on ne disposait pas de forets permettant de couper l'anneau et cui puissent être commandés à plus de 40 pieds (12 m) de la sortie d'un tour à moins qu'on n'arrê- te d'abord l'installation pendant une certaine durée.
Le stade suivant des recherches à consister à essayer de fixer dans les pellets les matières créant un état liquide. Des estais ont établi que l'accumulation en anneau à l'intérieur du four est en fait causée par le laitier provenant des @@@ on en a conclu que si le laitier liquide (qui se forme avant qu'on atteigne la température requise pour durcir les pellets) peut être emprisonné dans les pellets sans pouvoir s'exsuder le problème de l'accumula- tion en anneau dans le four peut être supprimé ou atténué de façon à ne pas constituer un inconvénient significatif pour le fonctionne- ment de l'installation. On s'est donc attaché à mettre au point de* pellets composites satisfaisant à ces conditions et éliminant le problème ci-dessus.
Les pellets composites ne sont pas nouveaux en métallurgie et dans d'autres domaines, mais les pellets suivant la présente inven. tion, ainsi que le procédé et l'appareil pour les produire sont originaux par divers aspects qui n'ont pas été envisagés jusqu'à présent et qui ne sont pas évidents pour les spécialistes.
Un but de l'invention est de procurer de meilleurs pellets de minerai de fer autofondents qui évitent les problèmes cités et qui suppriment pratiquement toute exsudation de laitier liquida'
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Vers l'extérieur des pellets au cours de la calcination de ceux- ci pour les durcir.
Un autre but de l'invention est de procurer un procédé et un appareil perfectionnés pour fabriquer ces pellet.,.ce procédé et cet appareil constituant des progrès dans le traitement des minerait pour obtenir des formes plus utiles.
L'invention a pour objet un procédé de fabrication de pellets solides autofondants à partir d'un minerai de fer et d'un fondant en calcinant des pelleta 'verts humides forces d'avande, caractérisé en ce que les pellets verte comprennent un noyau intérieur de minerai de ter et de tondant et un revêtement exté- rieur de minerai de fer pratiquement exempt de fondant entourant le noyau.
De préférence, le noyau intérieur a sensiblement 3/8 pouce de diamètre (9,5 mm) et le revêtement extérieur sensiblement 1/16 pouce (1,6 mm) d'épaisseur.
Une forme préférée du procédé suivent l'invention est caractérisée en ce qu'on agglomère un mélange de minerai de fer et de fondant finement divisés en présence d'eau pour obtenir des noyaux humide, et on forme des pellets verts composites en tassant un revêtement extérieur de minerai humide pratiquement exempt de fon- dant autour des noyaux humides.
Le fondant est de préférence dispersé dans tout le mine- rai de fer du noyau intérieur, et le mélange constituant le noyau peut comprendre le minerai de fer et le fondant dans les proportions ; en poids de,32% de fondant et 68% de minerai de fer, de façon à assurer un excès de fondant sur la quantité requise comme fondant du minerai de fer dans le noyau.
Dans cette forme préférée du procédé, on comprime le revêtement extérieur autour du noyau de façon compacte? le rêve- tement dans une mesure telle qu'il ait une porosité qui. le rende perméable à la vapeur et aux gaz, malt pratiquement imperméable aux liquides ayant la viscosité du laitier fondu à une température
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d'environ 2200-2400*F (1205-1315"C).
En outre dans cette forme on sèche également de prétéron- ce les pellets verte à une allure de chauffage suffisante pour vaporiser l'eau du noyau mais insuffisante pour chauffer la vapeur N'échappant à travers le revotèrent extérieur à une température telle ou* la pression engendrée rompe le revêtement et, après que toute la vapeur ait été éliminée, on poursuit le chauffage des pelleta saches à une température supérieure à celle du séchage afin d'obtenir leur durcissement.
Ce chauffage poursuivi des pellets séchée est de prêté- rence continué jusqu'à ce qu'il... soit formé dans le revêtement extérieur un réseau pratiquement continu de grains d'hématite pon- tés sensiblement exempts de liaisons de laitier.
Ces opérations supplémentaires sont de préférence exécutées : (a) en établissant au moins une première, une seconde et troisième zones de chauffage des palets; (b) en transformant un grand nombre des pellets composites en une masse Mobile perméable au gaz, les pellets étant Immobiles les uns par rapport aux autres dans la masse;
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(c) en faisant passer la masse de pellets dans la prendre zone pour chauffer les pelleta à environ 500-900 ? (26O¯48C*C) afin de vaporiser et de chasser la vapeur d'eau à une allure plus réduite nue celle qui porterait la vapeur qui réchappe & une pression suffisante pour rompre le revêtement extérieur;
(d) en faisant passer la masse de pellets dans la seconde
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zone pour les chauffer davantage à environ 1600-180067 (870-980 C) et amorcer le pontage des grains adja- cents d'h&mat1t'J pull, (#) avant qu'un risfau continu de trains d'haute pont" soit formé dans tout -le reveteaMtt extérieur de chaque
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pelleta en désagrégeant la masse des pellets et en faisant passer sous agitation les pellets dans la troisième zone tout en les chauffant à des tempéra- tures supérieures à celles des première et seconde zones mais inférieures à celle du début de la fusion du minerai jusqu'à ce que les grains d'hématite for- ment un réseau pratiquement continu.
L'invention a également pour objet un appareil pour obtenir des pellets solides, autofondants à partir d'un minerai de fer et d'un fondant par le procédé de l'invention décrit ci-dessus qui comprend un dispositif pour agglomérer un mélange d'eau, de minerai de fondant finement divisés afin d'obtenir un noyau humide, un dispositif d'enrobage, relié au dispositif d'agglomération, pou." former un revêtement extérieur du minerai humide pratiquement exempt de Fondant autour du noyau, un four tunnol fixe en liaison avec le dispositif de revêtement et une grille mobile perméable aux gaz recevant les pellets et les amenant dans la tunnel et les déposant dans un four rotatif qui définit une zone de calcination finale,
l'appareil étant caractérisé en ce que le tunnel comprend des cloisons établissant une sone de séchage préliminaire, une sono de séchage, final et une zone de calcination préliminaire, une conduite de gaz reliant une portion du tunnel sous la zone de calci- nation préliminaire à une portion du tunnel au-dessus de la zone de séchage final et un second conduit de gaz relié à une portion du tunnel sous la zone de séchage final pour amener des gaz de cet endroit à la zone de séchage préliminaire d'ou les gaz s'échappât à l'atmosphère.
De préférence, la seconde conduite de gaz est relira à une portion du tunnel sous la zone de séchage préliminaire.
Le procédé de l'invention fournit des pellets durcis par la chaleur caractérisés en ce Que les noyaux intérieurs comprennent du fer et un fondant choisi dans le groupe fermé par le calcium et le magnésium, la plus grande partie du fondant étant unie au fer sous la forme d'une ferrite.
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De préférence, le revêteaent des pellets qui enfouie le noyau comprend un réseau pratiquement continu de grains d'hématite pontes sensiblement exempt de liaisons laitier.
Pour illustrer d'un mode de mise en oeuvre du procédé de l'invention, on prépare des pelleta verts composites liés par l'eau ayant 1/2 pouce de diamètre (13 mm) et comprenant un noyau de
3/8 pouce (9,5 mm) entouré d'un revêtement de 1/16 pouce (1,6 mm) d'épaisseur. Le noyau de 3/8 pouce (9,3mm) constitue environ 50% en volume du pellet composite. Le noyau intérieur est constitué d'un mélange de minerai de fer et de fondant et le revêtement extérieur est composa de minerai de fer sans aucun fondant. La ma- tibre utilisée pour le noyau est dans cet exemple un mélange de
32% de fondant pour 68% da minerai de fer.
Cette matière est broyée à une granulome trie telle que 100% passent au tamis de 14 mesh (le minerai étant un minerai de fer concentré) et roulée pour obte- nir des noyaux de 3/8 pouce (9,5 mm) de diamètre, Les noyaux sont ensuite roulés dans du minerai exempt de fondant pour appliquer un revêtement de minerai de fer sans fondant de 1/16 pouce d'épais- tour (1,6 mm) tassé perméable à la vapeur et au CO2 mais pratique* ment imperméable aux liquides ayant la viscosité du laitier fondu.
Les dimensions et les proportions décrites donnant des pellets composites contenant en poids 16% de fondant et 84% de minerai de fer, ce qui, pour le minerai de fer particulier considéré, est le rapport voulu pour alimenter un haut-fourneau en fondant non seule- ment les constituants siliceux du minerai de fer mais également ceux du coke nécessaires à la réduction (les cendres).
Les pellets dé- crits sont ensuite séchés à une allure de chauffage suffisante pour vaporiser l'eau du noyau intérieur et lui permettre de s'échapper à travers le revêtement extérieur mais insuffisant pour que la vapeur qui s'échappe atteigne une pression qui pourrait rompre le revè- tement. Ensuite, après que la vapeur se soit échappée, les pellets sont encore chauffés à una température supérieure à celle du séchage mais inférieure à celle dit début de fusion du minerai, afin d'assurer le durcissement du revêtement extérieur des pellets.
Il est dési-
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râblé de maintenir la temporaire maximum des pelleta au cours de ce durcissement final à environ 2200-2400 F (1205-1315*0) la tempéra- ture de début de fusion de la plupart des minerais de fer étant en effet d'environ de 2500 F (1370*C).
L'invention sera décrite en détail et illustrée à titre d'exemple par les dessins schématiques annexés et les miorophoto- graphies, oh
Fige l'est une photographie représentant l'intérieur d'un pellet durci par la chaleur suivant la présente invention, le pellet étant prêt à être utilisé dans un haut fourneau, et la photographie ayant été prise avec un grossissement de six; Fige 2 est une photographie représentant l'intérieur d'un pellet durci par la chaleur suivant une forme préférée do l'inven- tion, le'pellet étant prêt à être utilisé dans un haut fourneau, et la photographie ayant été prise avec un grossissement de six ;
Fige 3 est une photographie du pellet de la fig. 2 grossie 100 fois;
Fige 4 est une photographie du pellet de la fig. 2 ne représentant que le noyau grossi 200 fois; 'Fige 5 est une photographie du pellet de la fige 2 ne représentant que le revêtement, grossie 200 fois;
Fig. 6 est une forme d'appareil suivant la présente inven- tion; et, ,
Fige 7 est une tome d'un autre appareil suivant la présente invention.
,Se référant aux figs. 1 et 6, le procédé décrit peut être exécuté dans l'appareil de la fig. 6 afin d'obtenir des pelleta du type représenté par la photographie de la fig. 1. Celle-ci porte des références désignant le noyau (N), le revêtement extérieur (R) et une cabre qui *et en relief la quantité de laitier (L) du pellet et le faible degré d'exsudation du laitier. Cette figure sera déerite en détail après avcip décrit l'apparsil représenté à la fil. 6.
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La fig. 6 représente une trémie 1 qui est un réservoir de stockage pour un mélange de minerai de fer et de fondant qui peut ètre, comme dans l'exemple cité antérieurement, dans la proportion de 32% de fondant pour 68% de minerai de fer, en poids* Le minerai et le fondant de la trémie 1 peuvent être dirigés à une allure raclée vers un transporteur 2 qui amène la matière vers un tambour de pelletisation 3. Le tambour 3.est monté sur une rampe pour tourner (entraîna par un dispositif non représenté) autour de son axe central. Un tuyau d'amende d'eau 4 est prévu pour pulvériser de l'eau sur le minerai et le fondant finement divine dans le tambour 3.
Des gouttelettes d'eau tombant dans les particules finement divisées de matière solide forment de petits noyaux qui descendent dans le tambour 3 à mesure que celui-ci tourne. Ces petits noyaux croissent par rotation dans le tambour. L'allure de l'alimentation, la pente du tambour, la vitesse de rotation du tambour et la quan- tité d'eau admise sous la forme de gouttelettes dans le tambour sont les paramètres qui doivent être combinés pour obtenir la forma. tion déstrée des noyaux dans le tambour 3. Les noyaux sortant du tambour 3 sont tamisés pour obtenir les dimensions désirées, par exemple un diamètre de 3/8 pouce (9,5 mm).
Cette classification peut être effectuée en déposant les noyaux sortant du tambour 3 sur un tamis 5 qui dirige les noyaux de dimension appropriée vers un transporteur 6 et les noyaux trops petits vers un transporteur 7.
Les pellets trop petits déposés sur le transporteur 7 peuvent être recyclas de façon à être utilisa également.
Un revêtement de minerai exempt de fondant est tassé au- tour des noyaux pour obtenir des pellets composites en amenant par le transporteur 6 les noyaux,ayant les dimensions voulues dans un second tambour 10. Une trémie11 débi te du minerai de fer tant fondant qui est amené en quantités' réglées dans le second tambour 10.
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lit entrai tnapt de téfutant ni fdpiptl ?4tulibrutat sur toute la longueur du second tambour 10 par un transporteur à vis 12 monté dans un tube 13.
Le tube 13 est percé d'ouvertures
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14 sur toute sa longueur de façon à déposer la matière sur toute la longueur du second tambour* Dans ce second tambour 10, le minerai exempt de fondant est tassé en un revêtement extérieur autour des noyaux formés au préalable dans le tambour de pelletisstion 3.
Comme on l'a déjà mentionna le minerai exempt de fondant est tassé autour des noyaux dans une mesure telle que le revêtement extérieur reste perméable à la vapeur d'eau qui doit être chassée (comme explique plus loin) et au gaz carbonique engen- dré au cours des stades ultérieurs à décrire. Toutefois, le rêve- tement extérieur doit être suffisamment tassé pour être pratique- ment imperméable aux liquides ayant la viscosité du laitier fondu (environ 2200-2400 F, soit 1205-1315 C) existant également au cours des stades ultérieurs du procédé. Un tuyau d'amenée d'eau 15 est prévu à l'intérieur du second tambour pour ajouter de l'eau au minerai exempt de fondant sortant de la trémie 11.
Si elle est introduite dans le second tambour, cette eau doit être également introduite sur toute la longueur de ce tambour et doit être pulvé- risée dans 'le tambour plus finement que l'eau introduite dans le tambour de pelietisation 3. La raison pour laquelle l'eau intre- duite dans le second tambour doit être nous la forma d'un brouil- lard très fin est qu'on désire augmenter la teneur au anu de la matière dans le second tambour 10, sans y forcer des noyaux supplémentaires.
On cherche en feit à appliquer des revêtements (intérieurs aux noyaux formés préalablement dans le tambour 3. Les paramètre pour obtenir un revêtement ayant, par exemple une épaisseur de
1/16 pouce (1,6 mm) et tombant dans les limites de perméabilité décrites ci-dessus peuvent comprendre' la vitesse d'alimentation du second tambour, la pente du tambour, la vitesse de rotation;, et la teneur en eau do la matière de revêtement dans le second tam- bour. Ces paramètres peuvent être combinés pour obtenir un revête- ment qui corresponde aux limites de perméabilité décrites.
Les pellets composites forcés en appliquant un revêtement extérieur dans le aecond tambour 10 sur les noyaux formas dans
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le tambour de pelletisation 3 peuvent être déchargea du tambour 10 sur un tamis 17 qui classé les pelleta composites aux dimensions désirées, de 1/2 pouce (13 mm) de diamètre suivant l'exemple cite. Les pelleti composites de dimension approprié* passent du tamis 17 sur un transporteur 18 qui les amène dans un four de traitement 20.
Le tour de traitement 20, représenté sur le fig, 6, comprend une grille mobile 21 et un tunnel 22 comprenant des cloisons intérieures qui définissent une chambre de séchage 24 (température d'environ 500 F, soit 260 C, une chambre de calcina- tion 25 (températures d'environ 2200-2400 F,(soit 1205-1315 C) et une chambre de refroidissement 26. En dessous des chambres de séchage et de calcination 24 et 25 se trouve une chambre d'aspira- tion 30 et en dessous de la chambre de refroidissement 26 une botte à vent 31 dans laquelle un ventilateur ou une soufflerie (non repré- senté) introduit de l'air de refroidissement par une ouverture appro- priée 32.
L'air de refroidissement pénétrant dans la botte à vent 31 par l'ouverture 32 remonte à travers la grille 21 et à travers les pelleta qu'elle supperte pour passer dans la chambre de refroidissement 26. L'air de refroidissement passant par les pellets déjà calcinés se préchauffe et est extrait de la chambre de refroidissement 26 par une conduite 35. La conduite 35 comporte des embranchements 36 et 37 aboutissant aux chambres de calcination et de séchage 25 et 24, respectivement. L'air préchauffé venant de la conduite 35 dans l'embranchement 36 entretient la combustion du combustible introduit dans la chambre de calcination 25 par un ajutage 40; De l'air préchauffé passe également par l'embranchement 37 dans la'chambre de séchage 24.
L'air, et de l'air plus les gaz de combustion, sont aspirés vers le bas à travers la grille dans les chambres 24 et 25 et dans la botte à vent 30. Une ouverture 41 est prévue dans la botte à vent 30 qui aboutit à une conduite 42 reliée à une soufflerie d'aspiration (non représentée).
On décrit maintenant le fonctionnement de l'appareil
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arec référence aux pelleta du type représenté sur la tige 1. On dirige vers le transporteur 2 un mélange de minerai de fer et de tondant fixement divisés se trouvant dans la trémie 1. Le trans- porteur 2 'fait passer cette matière dans le tambour de pelletisa- tion 3. De l'eau finement pulvérise et injectée dans le tambour 3 par le tuyau d'eau 4 répartit des gouttelettes d'eau sur toute la longueur du tambour. Chacune de ces gouttelettes d' eau tombant dans la matière finement divisée introduite dans le tambour 3 forme un petit noyau qui est roulé par la rotation du tambour 3.
A mesure que ce noyau roule dans la matière finement divisée, il recueille des quantités croissantes de matière et acquiert un diamètre de plus en plus grand. Les différents paramètres de production cités plus haut ont été choisis pour obtenir des noyaux ayant les dimensions désirées et servant pour les pellets composites formé par cet appareil et dans le procède. Ces noyaux passent du tambour de'pelletisation 3 sur le tamis 5, les noyaux déposés sur le transporteur 6 ayant une dimension pratiquement uniforme. Le transporteur 6 dépose les noyaux dans le second tambour 10. La trémie 11 introduit du minerai de fer sans fondant finement divisa dans le tambour 10 animé d'un mouvement de rotation.
Les différents paramètres de production cité. plus haut ont été choisis pour que le second tambour 10 tasse un revêtement extérieur de minerai de fer sans fondant autour de chaque noyau. Les pellets composites ainsi formée passent du second tambour 10 sur un tamis 17 qui, à son tour, dépose les pellets composites de la dimension voulue sur le transporteur 18.
Les pellets verts composites liés par de l'eau ainsi formés sont amenés sur la grille mobile 21 et passés sous la forme d'une masse de pellets, les pellets individuels étant immobiles les une par rapport aux autres dans la masse, dans les zones 24, 25 et 26, Tendît que les pellets passent dans ces différentes zones, il! lent sachet préchauffés, calcines pour obte- nir des pellets résistants et refroidît finalement à des tem^ératu- tes auxquelles ils peuvent être manipulés,
Il faut veiller & ce que
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les pellets humide' soient séchés et préchauffai à une allure tutti samment lent* pour que la Tapeur d'eau (qui se dégage au cours du
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séchage) et l'anh1dr1d. carbonique (qui se dégage au cours du préchauffage) puissent si4chappbr à travers le revitement extérieur des pellets sans le rompre.
Onpellet réalisable industriellement à l'aide de l'appa- roll et suivant le procédé décrit est représenté sur la tige 1. Le pellet représenté sur la fig. 1 est noyé dans un bloc de Luette (matière plastique) puis coup4 en deux et photographié avec un grossissaient de 6. La fige 1 montre le pellet composite final qui. été soumis à un traitement. thermique pour conférer à son revêtement extérieur une résistance mécanique suffisante aux manipulations, au transport et au chargement dans un haut fourneau,
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Le pellet repxsent5 la fig.
lest produit suivant l'exemple cité c'est-à-dire qu'il a un noyau de 3/8 pouce de diamètre (9,5 mm) entoura d'un revêtement extérieur de minerai de fer exempt de fon- dant de 1/16 pouce (1,5 mm), d'épaisseur.
Pour que le revêtement extérieur ait la résistance mécanique voulue, ce pellet est chauffe à une température d'au
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moins environ x200F (12ü5Cj;, sais ne dépassant pas environ 2450*F (1345*C). La température du traitement final du pellet est maintenue au-dessous d'environ 2500 F (1370*C). La plupart des minerais de fer ont une température de début de fusion d'environ 2500*F (1370 C).
Si on porte le pellet à cette température, même les Impuretés du revêtement extérieur exempt de fondant forment un laitier liquide, *près refroidissement, il se formerait ainsi une
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liaison due au laitier (c'eat-à-dire au silicate de calcium qui donnerait un pellet plus solide, mais offrant divers inconvénient$.
En premier lieu, une phase liquide près de l'extérieur de pellet, est précisément ce que l'invention cherche à éviter.Cet
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état liquide abouttps4nt à l'ls,lom6rfttton par le ;$mer résulte in um faible parasité (pou de viddt Internes), et qui rend plu difficilt 18 réduction au haut fourni au, En OU"" la Haitcn pa.
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le laitier à l'extérieur des pellets entraîne une agglomération considérable des pellets en grappes et peut également conduire à la formation d'un dépôt sur la surface intérieure des fours. Dans l'intervalle de température cité, le revêtement extérieur acquiert une grande solidité par pontage intergranulaire de grains d'héma- tite à l'état solide.
Cette réaction se produit à environ 2200- 2450 F (1205-1345*0). Ce pontage des grains dans le revêtement extérieur assure non seulement la résistance mécanique recherchée, mais également une résistance à l'abrasion supérieure à celle de pellets liés par du laitier qui sont plus durs mais plus cassants, et se forment à des températures plus élevées..
Toutefois, dans l'intervalle de température cité, la matière dans le noyau des pellets contenant du fondant passe en phase liquide, généralement entre 2200 et 2270 F (1205-1245 C).
Cette phase liquide n'existe donc que dans le noyau et le procédé et l'appareil décrits permettent de retenir en substance cette phase liquide à l'intérieur des pellets.
La mesure dans laquelle ce laitier liquide formê dans le noyau des pellets pénètre le revêtement extérieur est montrée sur la fige 1 par une ombre nettement visible. Il convient de noter que cette ombre indique que le laitier liquide est pratiquement retenu à l'intérieur des pelleta, une très faible exsudation appa- raissant à la surface des pellets composites. La photographie de la fige 1 représente le pellet dans la position ou 11 a été soigneuse.. ment maintenu au cours du traitement thermique. Ainsi, la partie inférieure du pellet accuse une pénétration de laitier un peu plus grande à la périphérie par suite des forces de gravité exer- cées sur le liquide.
La pénétration réelle à travers le revêtement extérieur est évidemment petite et peut, dans de nombres cas, ne pas constituer un inconvénient industriel.
L'exsudation relativement faible de laitier liquide à tra- vers le'revêtement extérieur ressort également d'un examen de la fig. 1 où on peut voir un petit mamelon 45 à la gauche du pellet.
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Ce mamelon 45 unissait le pellet représenté à un autre pellet (non représenté) issu du même traitement thermique, et oui se trouvait un peu plus haut à gauche, Le contact physique entre le revêtement extérieur du pellet représenté et un autre pellet trai- té en même temps existe donc et une légère exsudation de laitier provenant du pellet supérieur , bon représenté, a provoqué la forma- tion d'une liaison en 45 avec le pellet de la fige 1. Cette liaison est relativement faible et les deux pellets se séparent facilement après leur enlèvement du tour.
Une légère tendance des pellets à adhérer entre eux de cette manière ne constitue pas un inconvénient industriel sérieux parce que les pellets peuvent être facilement péparés. La plupart de ces adhérences disparaissent simplement au cours des manipulations normales deu pellets. lorsque les adhérences résistent aux manipulations normales, les concasseurs ordinaires suffisent amplement pour séparer les pellets.
La forme de l'invention qui vient d'être décrite consti- tue un progrès important dans ce domaine* Cependant la forme de l'invention qui sera décrite ci-après est un progrès encore plus important. Cette forme de l'invention est décrite avec référence aux figs. 2, 3, 4, 5 et 7. Une comparaison du pellet de la fig.l. avec le pellet de la fig. 2 montre la nouvelle amélioration résultant de la forme décrite ci-après. Les références faites ci-après se rapportent aux figs. 2 à 5 inclus. Toutefois, le pellet de la fige 2 accuse une rétention beaucoup plus complète du laitier à l'intérieur du pellet ce qui se traduit par une limité très nette et bien définie entre le noyau et le revêtement extérieur du pellet.
On y reviendra après discussion de la fige 7,
Sur cette fige 7, on peut voir un appareil comprenant une trémie 51? un transporteur 52,- un tambour de pelletisation 53, un tamis 55, des transporteur*! 56 et 57, un aecond tambour 60, une trémie 61, un tamis 67 et un transporteur 68. Tous ces éléments de machine sont semblables au point de vue construction et agence-
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ment aux éléments 1 à 18 de la fige 6. La matière première est manipulée de la même façon. Le minerai et le tondant sont pré- parés et mélangés de façon semblable et amènes par la trémie 51 sur le transporteur 52.
Le transporteur 52 fait passer le minerai et le fondant dans le tambour de pelletisation 53 où les noyaux de pellet composite se forment et sont déposés sur un tamis 55.
Les noyaux de dimension appropriée déposés sur le transporteur 56 passent dans un second tambour 60. Un revêtement extérieur est tassé-autour des noyaux dans une mesure suffisante pour permettre le dégagement de la vapeur d'eau et de l'anhydride carbonique en s'opposant au passage de liquides tels que le laitier liquide (à 2200-2400 F soit1205-1315 C). Ces pellets composites sont déposés sur le transporteur 68 pour passer dans un four de traitement 70.
C'est à ce point que la forme de l'invention décrite diffère sensiblement de la forme précédente. Le four 70 est d'un type très différent et fonctionne différemment du four 20 de la fig.
6. Le procédé de traitement thermique et le produit obtenu sont également différents, comme on l'indiquera en détail dans la description suivante.
Le four de traitement 70 comprend des éléments qui défi- nissent quatre zones de traitement séparées. Le tunnel 72 et les cloisons intérieures 73 définissent trois zones 74, 75 et 76, tandis qu'un four rotatif 77 définit la quatrième zone 78. La zone 74 est une zone de séchage préliminaire, la zone 75 une zone de séchage final (températures environ 500-900 F soit 260-480 C), la zone 76 une zone de précombustion (températures jusqu'à environ 1600-1800 F soit 870-980 C), et la zone finale 78, une zone de calcination finale (températures jusqu'à environ 2200-2400 F soit 1205-1315 C).
Le dispositif représenté définissant ces zones convient particuliè- rement pour traiter des pellets verts liés à l'eau introduits dans ce four à L'état très humide. Dans de nombreuses, sinon la plupart
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des installations, la zone de préséchage 74 peut ne pas être requis* Afin de décrire un appareil capable de fonctionner dans les condi- tions les plus difficile , on décrira ci-après un four 70 muni d'une zone de préséchage 74.
Les pelleta composites provenant du transporteur 68 sont entraînés dans les trois zones situées à l'intérieur du tunnel 72 par un transporteur 81 laissant passer les gaz* Les pellets sont déposés sur le transporteur 81 de la mené manière que sur le transporteur 21 de la tige 6. C'est-à-dire que ces pellets se déplacent sous la forme d'une masse par les zones 74, 75 et 76, les pellets individuel* étant immobiles les uns par rapport aux autres dans cette masse en mouvement. Du transporteur 81, les pellets passent le long d'une rampe 82 et dans le four rotatif 77. Les pellets passent du four 77 dans un dispositif de refroi- dissement représenté en 83.
Il existe de nombreux types de dispositifs de refroidissement qui peuvent être utilisés suivant les dimensions de l'installation. Le dispositifde refroidissement 83 est de construction relativement, simple et peut convenir pour des opérations à petite échelle. D'autres types connus d'appareils de refroidissement peuvent être utilisas pour des Installations plus grandes. L'appareil. représenté comprend une tour verticale rotative 84 contenant une colonne descendante de pellets sortant du four 77.
Une soufflerie 85 souffle de l'air de refroidissement ascendant à travers la colonne descendante de pellets afin de refroidir les pellets et de préchauffer l'air ascendant qui est admit dans la hotte 86 du four 77. Les pellets sortant à l'ex- trémité inférieure du refroidisseur 83 peuvent être décharges de l'installation de la manière désirée.
Da brûleur 90 traversant la hotte 86 entretient la flamme dans le four 77. Les gaz chauds passent dans le four 77 et la zone 78 qui y est définie, puis dans la zone 76 dans le tunnel 72. De la zone 76, les gaz chauds sont aspirés successivement à
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travers les' pellets et le transporteur 81 dans une ixaite d'aspi- ration 91 en dessous de la grille. De la botte d'aspiration 91, les gaz chauds passent par une conduite 92 dans la zone 75. Là, les gaz chauds descendent une seconde fois à travers les pellets du transporteur 81 et sont recueillis dans une seconde botte d'aspi- ration 93.
Les gaz chauds passent de la seconde botte d'aspiration 93 par une conduite 94 qui dirige ces gaz vers une botte à vent 95 en dessous de la zone 74. Les gaz chauds remontent alors à travers les pellets de grille mobile 81 dans la zone 74 et sont aspirés par une conduite 96* Le courant de gaz peut être favorisé par une soufflerie d'aspiration (non représentée) qui aspire les gaz dans la conduite 96.
Dans la forme représentée à la fig. 7, comme on l'a men- tienne préalablement, on a supposé que les pellets sont très humi- des et doivent être séchés en deux stades. Dans un appareil exécutant ce séchage en deux stades, les pellets verts déposés sur la grille mobile 81 passent dans la zone 74.
Tandis que les pellots passent par cette zone de séchage préliminaire, les gaz chauds remontent à travers les pellets sur la grille et sortent par la conduite 96. Lorsqu'un* sont de séchage préliminaire est prévue, comme dans le cas décrit, parce que les pellets sont exceptionnel],*- ment humides, il est préférable que les gaz passant à travers les pellets dans la première sono remontent eau lieu de descendre, comme on le décrire par la suite, pour le séchage final et le. précalcina- tion.
La raison de ce séchage ascendant préliminaire dans la première zone est qu'il est nécessaire d'entrainer un maximum d'ean des pellets dans les premières couches de pellets de la grille et d'exécuter cette opération aussi rapidement que possible.
Si l'on utilisait un courant descendant de gaz dans une première zone pour un séchage préliminaire de pellets très humides, il en résulterait une concentration encore plus important d'eau à la partie inférieure ;
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de la masse de pellets et, dans ce milieu très humide, les pellets verts relativement peu solides pouffaient être facilement écrasés.
Ceci détruirait non seulement la forme et la composition qu'on a tenté d'obtenir, mais la perméabilité de la masse de pellets sur la grille s'accumulerait et le courant de gaz ne pourrait traverser la masse de pellets. Pour cette raison on profère utiliser .un courant ascendant de gaz passant .dans une première zone de séchage lorsqu'on traite des pellets très humides.
Dans une zone de aménage final 75 (qui, dans de nombreuses installations, peut être la première zone sur le transporteur 81) les pellets sont entraînes dans la zone et les gaz de séchage sont diriges vers le bas travers les pellets se trouvant sur la grille mobile. Il y a lieu d'effectuer la majeure partie du séchage des pollets avant de les laisser quitter cette zone. Ainsi, enagissant de façon appropriée sur la vitesse du transporteur 81, les pellets doivent être séchée complètement mais suffisamment lentement pour que la vapeur d'eau puisse sortir des pellets sans rompre le revêtement extérieur. Le. 'pellets secs sont amenas alors dans la zone de précalcination 76.
Pans cette sono de préonlcination, la température des pellets est suffisamment élevée pour que la magnétite éventuelle du Minerai de fer soit thermiquement transforme en hématite. Cette transformation se produit à environ. 1600-1800*? (870-980 C). Bile peut être symbolisée par l'équation 4Fe3O4 + 92#6Fe2O3. Le pelleté pénétrant dans la zone de précalcination 76 sont secs, maie ont peu de résistance Mécanique. On doit leur conférer une résistance mécanique suffisante dans la zone de précalcination pour qu'ils puissent passer dans la zone de calcination finale où ils sont barattas.
Au moment où les pellets dans la zone 76 atteignent 1600 F, (870 C),la magnétite éventuellement présente est au moins superficiellement oxydée en hématite.
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Le chauffée des particule. d'hématite à cette température provoque l'agglomération des graina individuels d'hématite dans le revêtement extérieur par développement des graine et pontage in- tergranulaire à l'état solide sans aucune réaction avec la silice ou la fondant en présence (le fondant ne sa trouvant que dans le noyau), Après que les grains individuels aient commencé à former ces pont, dans le revêtement extérieur, mais avant qu'un réseau complet de grains pontés ait été obtenu,
la masse de pelleta dans la zone 76 est désagrégée et introduite dans la sono 78 du tour
77 où les pellets sont barattât au cours du traitement thermi- que finale On verra plus loin avec référence aux photographies comment ce pontage se présente.
L'appareil et le procédé doivent être réglés de façon à assurer l'amorçage de la formation de ces ponts, mais il est éga- lement important que la masse de pellets soit désagrégée avant qu'un réseau complet de grains pontés ait été obtenu. Un revête- ment extérieur dense autour du noyau permettant de retenir pres- que entièrement le laitier liquide dans le pellet n'est obtenu que si la formation finale de ce réseau se produit alors que les pellets roulent et sont agités dans le tour 77.
Les températures nécessaires pour transformer la magné. tite en hématite, amorcer le pontage des grains et donner auk pellets une résistance suffisante au roulement et au barattage ne sont pas tout à fait suffisantes pour provoquer la liquéfaction des constituants du laitier. Si le roulement et le barattage des pellets sont commencés avant que le pontage des grains soit èom- plot et avant que la phase liquide des constituants du laitier apparaisse, on obtient des pellets de très haute qualité du type représenté sur la Fig.2.
Du fait du roulement des pellets, lâ force de imité exercée sur le laitier liquide et attirant se- lui-si à travers le revêtement extérieur (comme dans le cas du pelle' de la Fig.1), nient pas appliquée à un endroit unique,mais neutralisée par la rotation des pellets, Cetta rotation a pour effet de neutraliser la gravité et, si on se réfère aux mi-
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crophotographies, on constate que le laitier liquide ne sort pra- tiquement pas du noyau intérieur.
En même temps que la force de gravité est ainsi neutralisée par le roulement des pelleta, le roulement et le barattage des pelleta ont également pour effet de rendre plus dense le revêtement extérieur des pelleté par mar- telage tandis que le réseau de grain% pontés est encore en voie de .formation. Dès que le réseau- a été entièrement forme, il est trop tard pour obtenir cette action. L'importance du choix du moment opportun du transfert des pellets de la grille au four est donc évidente. Les phénomènes qui ont été discutés Jusqu'à pré- sent en rapport avec l'appareil représenté par la Fig.7 seront discutés ci-après en se référant aux microphotographies des Fies* 2 à 5.
La Fig.2 est une photographie grossie six fois et le pellet photographié a sensiblement les mêmes dimensions que celui de la Fig.1, c'est-à-dire un noyau (N) de 3/8 pouce (9,5un) en- touré d'un revêtement extérieur (R) de 136 pouce (1,6 mm). Ce pel- let représenté par la Fig.2 montre clairement le degré élevé de rétention du laitier liquide à l'intérieur du noyau et également la densité du revêtement extérieur. Le revêtement extérieur du pellet représenté par la Fig.2 était au début tout aussi épais que celui du pellet représenté par la Fig.l. La Fig.2 montre cepen- dant que ce revêtement extérieur a, été rendu plus dense de sorte qu'il est sensiblement plus mince que celui de la Fig.1.
Des opé- rations en usine pilote ont établi-qu'il ne sortait pratiquement pas de fines du four, ce qui indique que cette réduction d'épais- seur du revêtement extérieur est due au fait qu'il est devenu plus se et non àuneabrasion du revêtement extérieur.
Pour montrer plue clairement encore la séparation nette entre le moyau intérieur et le revêtement extérieur et l'absence de pénétration du laitier du noyau intérieur dans le revêtement extérieur le pellet représenté par la Fig.2 a été photographié au grossissement 100 (Fig.3) su lieu de 6 comme sur la Fig.2, Cette photographia de la Fig.3 entre la réparation très nette entre
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le revêtement extérieur (R) de minerai de fer exempt de fondant et le noyau (N) de minerai de fer et de fondant.
La Fig.5 est une photographie d'une partie du revête- ment extérieure du pellet des Figs. 2 et 3, grossi 200 fois. A ce grossissement, le pontage intergranulaire des grains d'héma- tite dans le revêtement extérieur est nettement visible. Bien que la photographie ne permette pas la reproduction des volumes à l'aide de deux dimensions, la Fig.5 montre comment un réseau pratiquement complet de grains pontés se forme pour donner au pellet la résistance mécanique désirée.
La Fig.5 montre nette- ment l'aspect du pontage des grains et indique donc nu spécialis- te comment il peut reconnaître le moment où les pellets doivent être envoyés du transporteur 81 dans le four 71, le traitement thermique dans la zone 76 devant se poursuivre sans . barattage des pellets jusqu'à ce que le pontage des grains commence., mais non jusqu'à ce qu'il toit pratiquement achevé, comme représenté par la Fig.5. Après que cet état minimum ait été atteint nuis avant que le réseau complet soit obtenu, les pellets doivent pas- ser dans la zone de barattage où le réseau peu., continuer à se développer complètement avec les avantages inhérents à ce dévelop- pement.
La Fig.4 est une photographie du noyau du pellet repré- senté par les Figs. 2 et 3, mais grossie 200 fois. La Fig.4 de même que la Fig.3 montrent clairement la configuration circulaire qui indique la présence de ferrite de calcium plutôt que de sili- cate de fer. C'est là une caractéristique très importante de l'in- vention parce que les ferrites (ferrite de calcium et de magné- sium) sont facilement et rapidement réduites dans un haut fourneau, libérant ainsi le fondant qui peut se combiner avec les silicates du revêtement extérieur des pellets. D'autre part, les silicates de fer sont difficiles à réduire dans le haut fourneau.
Bien que le mécanisme exact de cette caractéristique importante et de ce progrès ne soit pas entièrement élucidé, on peut admettra on
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théorie que les ferrites se forment plutôt que les silicates de fer en raison de l'excès importait de fondant dans le noyau intérieur. Bien qu'on introduire dans le noyau intérieur une quantité suffisante de fondant pour la silice non seulement dans le noyau intérieur mais encore du revêtement extérieur (et les constituante siliceux du coke introduit dans un haut fourneau) la silice est répartie dans tout le pellet composite, ce qui si- gnifie qu'environ 30 à 35% seulement de la silice se trouvent dans le noyau intérieur où se trouvent 100% du fondant.
En outre, il est important que le fondant servant à former le laitier ( et son calcium) soit complètement retenu dans le noyau intérieur et ne puisse pénétrer dans le revêtement exté- rieur. Lorsque le fondant, le fer et la silice sont présents dans le laitier fondu, la silice (et l'aluminium également) s'unissent au fondantplutôt qu'au fer. Mais dans le cas présent, la si- lice dans le noyau 'unit au calcium (du fondant) et laisse un excès considérable de calcium. Ce calcium en excès sur la-' . la silice se combinera alors avec le fer pour former la ferrite de calcium désirée.
Il ressort donc de la description qui précède que le procédé constitue un nouveau moyen perfectionné pour produire de meilleurs pelleta autofondants de minerai de fer et atteint par conséquent les bute de l'invention.
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Improved iron killer pelleta, method and apparatus for producing them *
The present invention relates to improved self-melting iron minorai pellets and to an improved process and apparatus for the preparation of the pellets. A self-mowing pellet is a pellet which contains some and preferably all of the flux needed to reduce the iron ore from the pellet.
The general process for producing metallic iron from the ore is to introduce the ore into a blast furnace with a flux. Iron ore, which is an oxide of the metal, is reduced. the metallic state by blowing reducing gas- @eurs .baud, in the blast furnace, The material used as flux favors the fuison of impurities in the ore (alumina, silt,
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0 * $ etc) and allows this melting at a lower temperature than that required to melt these materials alone.
The flux is generally limestone and / or dolomite.
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In recent years, as the reserves of high-quality iron ore have been depleted, the use of poor iron ore has been increasing.
These poor iron ore are first crushed and then concentrated and
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shoveled 1.9 * to (green upellets * ") Usually (and in the case of the present invention) about 1/2 percent bentonite is used to obtain green shoveled. water that are more solid The green pellets are stained and calcined to give them sufficient mechanical resistance.
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health for handling, transport and loading in a blast furnace.
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A considerable pressure t'tactret on the shovels in the blast furnace and or Il * à; * are subjected to the load of a high co: one of materials The pellets must have a large
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Considerable mechanical effect in the blast furnace to avoid. the lower layers of pelleta are undercut by upper layers and which would make the load impermeable to the reduced gases which must be blown through the load to reduce it
Natural and relatively flux-free iron ores have been successfully sintered and calcined into very strong and satisfactory pellets to fuel a high furnace.
There are, however, naturally occurring iron ores which contain small but significant amounts of flux in their raw state. No economical means of removing this are known.
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In addition, it is desirable that the shovels contain some or even all of the flux required during the reduction of the ore.
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or.qu'il, are Introduced * da.n. the high whisk & u4 THE party of all the fondant necessary friend of the pellets, offers the great advantage
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economic reduction in the number of constituents to be introduced into the blast furnace.
Further, when the flux is in the pellet, a uniform distribution of flux and ore is obtained which is not possible when alternating layers of ore and flux are introduced into the blast furnace. The heat-hardened iron ore and flux pellets have the further advantage that the flux is in the calcined state when introduced into the blast furnace and therefore the quantities. of heat and the consumption in cocke of the blast furnace are reduced.
Saw that excellent iron ore pellets exem. flux were produced, we tried first in the research that led to the invention, to treat similarly the pellets containing a flux uniformly distributed throughout their mass, these pellets being subsequently calcined in the oven on the same day. hardening. Early attempts to harden iron ore and flux pellets were not entirely satisfactory due to ormulation of a deposit @@@@ re on the surface @@@@ @@ @ @.
In the pilot plant, this accumulation is large enough for the deposit to be removed after 24 hours of operation. It was initially considered that this accumulation of an annular deposit in the furnace arose from the physical modification of the particles of iron ore powder stirred around and falling into the flame, these particles liquefying and the liquid adhering to the flame. inside the oven and forming a ring *
Further research, however, concluded that the accumulation of matter was not the result. state of this phenomenon alone.
In fact, the ring build-up arises from heating the iron ore (with its impurities) and the flux which forms a slag at a temperature lower than that required to calcine the pellets and harden them by heat.
Consideration has therefore been given to suppressing ring formation by removing the slag-forming constituents from the ore. This means, however, has not been found to be practical.
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It is necessary to admit the presence of constituents which generate slag in the ore, it is very desirable that the flux is in the pellet in order to reduce the number of different constituents to be introduced into the blast furnace.
Ring accumulation was considered for some time to be inevitable, and attention has been paid to finding ways of eliminating the ring. Further studies have shown, however, that the largest ring formations occur approximately 80 feet (24 m) from the exit of an industrial type furnace. It was found that drills for cutting the ring were not available and could be ordered more than 40 feet (12 m) from the output of a lathe unless stopped. first the installation for a certain period of time.
The next stage of research is to try to fix in the pellets the material creating a liquid state. Studies have established that the ring build-up inside the furnace is in fact caused by slag from the slags it has been concluded that if the liquid slag (which forms before the temperature required for hardening the pellets) can be trapped in the pellets without being able to exude the problem of ring build-up in the oven can be eliminated or alleviated so as not to constitute a significant inconvenience to the operation of the installation. Attempts have therefore been made to develop composite pellets satisfying these conditions and eliminating the above problem.
Composite pellets are not new in metallurgy and other fields, but pellets according to the present invention. The invention, as well as the method and apparatus for producing them, are novel in various aspects which have not heretofore been considered and which are not obvious to those skilled in the art.
It is an object of the invention to provide better self-deepening iron ore pellets which avoid the cited problems and which virtually suppress any exudation of liquid slag.
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To the outside of the pellets during the calcination of these to harden them.
Another object of the invention is to provide an improved method and apparatus for making such pellets, which method and apparatus constitutes advances in the processing of minerals to obtain more useful shapes.
The object of the invention is a process for the production of self-melting solid pellets from an iron ore and a flux by calcining wet green pellets' forces of avande, characterized in that the green pellets comprise an inner core. of ter and shear ore and an outer coating of substantially flux-free iron ore surrounding the core.
Preferably, the inner core is substantially 3/8 inch in diameter (9.5mm) and the outer skin substantially 1/16 inch (1.6mm) thick.
A preferred form of the process according to the invention is characterized in that a mixture of finely divided iron ore and flux is agglomerated in the presence of water to obtain wet cores, and composite green pellets are formed by compacting a coating. Exterior of wet ore practically free of melting around wet cores.
The flux is preferably dispersed throughout the iron ore of the inner core, and the mixture constituting the core may include iron ore and flux in the proportions; by weight of, 32% flux and 68% iron ore, so as to ensure an excess of flux over the amount required as iron ore flux in the core.
In this preferred form of the process, the outer coating is compressed around the core in a compact fashion. the dreaming to such an extent that it has a porosity which. makes it permeable to vapor and gases, malt practically impermeable to liquids having the viscosity of molten slag at a temperature
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of about 2200-2400 * F (1205-1315 "C).
In addition, in this form, the green pellets are also dried beforehand at a heating rate sufficient to vaporize the water from the core but insufficient to heat the steam Not escaping through the outside revotent at a temperature such as * the pressure generated breaks the coating and, after all the vapor has been removed, heating of the pellets to a temperature higher than that of drying is continued in order to obtain their hardening.
This continued heating of the dried pellets is preferably continued until a substantially continuous network of sanded hematite grains substantially free of slag bonding is formed in the outer coating.
These additional operations are preferably carried out: (a) by establishing at least a first, a second and a third heating zones for the pucks; (b) transforming a large number of the composite pellets into a mobile gas permeable mass, the pellets being immobile with respect to each other in the mass;
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(c) passing the mass of pellets in the area to heat the pellets to around 500-900? (26O¯48C * C) in order to vaporize and expel the water vapor at a lower rate than that which would carry the escaping vapor & a sufficient pressure to break the exterior coating;
(d) by passing the mass of pellets in the second
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zone to heat them further to about 1600-180067 (870-980 C) and initiate the bridging of the adjacent grains of h & mat1t'J pull, (#) before a continuous stream of high-bridge trains "is formed in all -the exterior coating of each
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pelleta by breaking up the mass of the pellets and making the pellets pass with agitation in the third zone while heating them to temperatures higher than those of the first and second zones but lower than that of the beginning of the melting of the ore until that the hematite grains form a practically continuous network.
The invention also relates to an apparatus for obtaining solid, self-melting pellets from an iron ore and a flux by the process of the invention described above which comprises a device for agglomerating a mixture of water, finely divided flux ore to obtain a wet core, a coating device, connected to the agglomeration device, to "form an outer coating of the wet ore practically free of Fondant around the core, a tunnol furnace fixed in connection with the coating device and a movable gas permeable grid receiving the pellets and bringing them into the tunnel and depositing them in a rotary kiln which defines a final calcination zone,
the apparatus being characterized in that the tunnel comprises partitions establishing a preliminary drying area, a final drying sound system and a preliminary calcination zone, a gas pipe connecting a portion of the tunnel under the preliminary calcination zone to a portion of the tunnel above the final drying zone and a second gas duct connected to a portion of the tunnel below the final drying zone to supply gases from this location to the preliminary drying zone from where the gases escaped to the atmosphere.
Preferably, the second gas line is to connect to a portion of the tunnel under the pre-drying zone.
The process of the invention provides heat-hardened pellets characterized in that the inner cores comprise iron and a flux selected from the group closed by calcium and magnesium, most of the flux being united to the iron below. form of a ferrite.
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Preferably, the pellet coating which buries the core comprises a substantially continuous network of layered hematite grains substantially free of slag bonding.
To illustrate one embodiment of the method of the invention, water-bound composite green pellets having 1/2 inch in diameter (13 mm) and comprising a core of
3/8 inch (9.5mm) surrounded by a 1/16 inch (1.6mm) thick liner. The 3/8 inch (9.3mm) core constitutes about 50% by volume of the composite pellet. The inner core is made of a mixture of iron ore and flux and the outer coating is made of iron ore without any flux. The material used for the core is in this example a mixture of
32% flux for 68% iron ore.
This material is ground to a graded granuloma such that 100% passes through a 14 mesh sieve (the ore being concentrated iron ore) and rolled to obtain 3/8 inch (9.5 mm) diameter kernels. The cores are then rolled in flux-free ore to apply a 1/16 inch (1.6 mm) thick, packed non-flux-free iron ore coating that is vapor and CO2 permeable but virtually impermeable. liquids having the viscosity of molten slag.
The dimensions and proportions described giving composite pellets containing by weight 16% flux and 84% iron ore, which, for the particular iron ore considered, is the desired ratio to feed a blast furnace by melting not only - not only the siliceous constituents of iron ore but also those of the coke required for reduction (ash).
The described pellets are then dried at a heating rate sufficient to vaporize the water from the inner core and allow it to escape through the outer coating but insufficient for the escaping steam to reach a pressure which could rupture. the coating. Then, after the steam has escaped, the pellets are still heated to a temperature higher than that of drying but lower than that called the start of melting of the ore, in order to ensure the hardening of the outer coating of the pellets.
It is desired
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wired to maintain the maximum temporary of the pelleta during this final hardening at around 2200-2400 F (1205-1315 * 0) the onset temperature of most iron ores being in effect around 2500 F (1370 * C).
The invention will be described in detail and illustrated by way of example by the accompanying schematic drawings and the photograhs, oh
Freezing is a photograph showing the interior of a heat hardened pellet according to the present invention, the pellet being ready for use in a blast furnace, and the photograph having been taken at a magnification of six; Fig 2 is a photograph showing the interior of a heat hardened pellet according to a preferred form of the invention, the pellet being ready for use in a blast furnace, and the photograph having been taken at magnification. of six;
Fig. 3 is a photograph of the pellet of fig. 2 magnified 100 times;
Fig. 4 is a photograph of the pellet of fig. 2 representing only the nucleus magnified 200 times; Fig. 5 is a photograph of the pellet from Fig. 2 showing only the coating, magnified 200 times;
Fig. 6 is one form of apparatus according to the present invention; and,
Fig. 7 is a tome of another apparatus according to the present invention.
, Referring to figs. 1 and 6, the described method can be carried out in the apparatus of FIG. 6 in order to obtain pellets of the type represented by the photograph of FIG. 1. This bears references designating the core (N), the outer covering (R) and a prick which * and in relief the quantity of slag (L) of the pellet and the low degree of exudation of the slag. This figure will be described in detail after avcip describes the apparatus shown in thread. 6.
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Fig. 6 shows a hopper 1 which is a storage tank for a mixture of iron ore and flux which can be, as in the example cited above, in the proportion of 32% flux for 68% iron ore, in weight * Ore and flux from hopper 1 can be directed at a scraped rate to a conveyor 2 which feeds the material to a pelletizing drum 3. Drum 3. is mounted on a ramp to rotate (driven by a device not shown) around its central axis. A 4 water fine pipe is provided to spray water on the ore and the finely divine fondant in the 3 drum.
Water droplets falling into the finely divided particles of solid matter form small nuclei which descend into the drum 3 as it rotates. These small nuclei grow by rotation in the drum. The rate of feed, the slope of the drum, the speed of rotation of the drum and the quantity of water admitted in the form of droplets into the drum are the parameters which must be combined to obtain the shape. The cores exiting the drum 3 are screened to obtain the desired dimensions, for example a diameter of 3/8 inch (9.5 mm).
This classification can be done by depositing the cores coming out of the drum 3 on a sieve 5 which directs the cores of appropriate size to a conveyor 6 and the too small cores to a conveyor 7.
The too small pellets deposited on the conveyor 7 can be recycled so that they can also be used.
A coating of ore free of flux is packed around the cores to obtain composite pellets by feeding the cores, having the desired dimensions, through the conveyor 6 into a second drum 10. A hopper 11 releases the iron ore as flux which is fed in regulated quantities into the second drum 10.
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Entrance bed of tefutant nor fdpiptl? 4tulibrutat over the entire length of the second drum 10 by a screw conveyor 12 mounted in a tube 13.
Tube 13 is pierced with openings
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14 over its entire length so as to deposit the material over the entire length of the second drum * In this second drum 10, the ore free of flux is packed into an outer coating around the cores previously formed in the pelletizing drum 3.
As already mentioned, the flux-free ore is packed around the cores to such an extent that the outer coating remains permeable to the water vapor which must be driven off (as explained below) and to the carbon dioxide generated. during the later stages to be described. However, the outer coating must be sufficiently packed to be substantially impermeable to liquids having the viscosity of molten slag (about 2200-2400 F, or 1205-1315 C) also existing during later stages of the process. A water supply pipe 15 is provided inside the second drum to add water to the ore free of flux coming out of the hopper 11.
If it is introduced into the second drum, this water must also be introduced over the entire length of this drum and must be sprayed into the drum finer than the water introduced into the pelietizing drum 3. The reason why the water introduced into the second drum must be very fine mist, and it is desired to increase the anu content of the material in the second drum 10, without forcing additional cores therein.
In fact, we seek to apply coatings (internal to the cores previously formed in the drum 3. The parameters to obtain a coating having, for example a thickness of
1/16 inch (1.6 mm) and falling within the permeability limits described above may include the feed rate of the second drum, the slope of the drum, the speed of rotation, and the water content of the drum. the coating material in the second drum. These parameters can be combined to obtain a coating which meets the permeability limits described.
Composite pellets forced by applying an outer coating in the aecond drum 10 on the cores formed in
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The pelletizing drum 3 can be discharged from the drum 10 onto a screen 17 which classifies the composite pellets to the desired dimensions, 1/2 inch (13 mm) in diameter according to the example cited. Composite pelleti of the appropriate size * pass from screen 17 onto conveyor 18 which brings them to treatment oven 20.
The treatment tower 20, shown in fig, 6, comprises a mobile grid 21 and a tunnel 22 comprising interior partitions which define a drying chamber 24 (temperature of about 500 F, or 260 C, a calcination chamber. tion 25 (temperatures of about 2200-2400 F, (or 1205-1315 C) and a cooling chamber 26. Below the drying and calcining chambers 24 and 25 is a suction chamber 30 and in below the cooling chamber 26 a wind boot 31 into which a fan or blower (not shown) introduces cooling air through a suitable opening 32.
The cooling air entering the wind boot 31 through the opening 32 rises through the grid 21 and through the pellets that it supposes to pass into the cooling chamber 26. The cooling air passing through the pellets already calcined is preheated and is extracted from the cooling chamber 26 through a pipe 35. The pipe 35 has branches 36 and 37 leading to the calcination and drying chambers 25 and 24, respectively. The preheated air coming from the pipe 35 in the branch 36 maintains the combustion of the fuel introduced into the calcination chamber 25 through a nozzle 40; Preheated air also passes through branch 37 into drying chamber 24.
Air, and air plus combustion gases, is drawn down through the grate into chambers 24 and 25 and into the wind boot 30. An opening 41 is provided in the wind boot 30 which leads to a pipe 42 connected to a suction blower (not shown).
We now describe the operation of the device
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This refers to pellets of the type shown on rod 1. A mixture of fixedly divided iron ore and shear from hopper 1 is fed to conveyor 2. Conveyor 2 'passes this material through the drum. pelletizing 3. Water finely atomized and injected into the drum 3 through the water pipe 4 distributes water droplets over the entire length of the drum. Each of these water droplets falling into the finely divided material introduced into the drum 3 forms a small core which is rolled by the rotation of the drum 3.
As this core rolls through finely divided material, it collects increasing amounts of material and acquires an increasingly larger diameter. The various production parameters mentioned above were chosen to obtain cores having the desired dimensions and serving for the composite pellets formed by this device and in the process. These cores pass from the pelletizing drum 3 to the sieve 5, the cores deposited on the conveyor 6 having a substantially uniform size. The conveyor 6 deposits the cores in the second drum 10. The hopper 11 introduces finely divided melting-less iron ore into the drum 10 which is rotated.
The various production parameters cited. above were chosen so that the second drum 10 packs an outer coating of fluxless iron ore around each core. The composite pellets thus formed pass from the second drum 10 onto a screen 17 which, in turn, deposits the composite pellets of the desired size on the conveyor 18.
The water-bound composite green pellets thus formed are brought to the mobile grid 21 and passed in the form of a mass of pellets, the individual pellets being stationary with respect to each other in the mass, in the zones 24 , 25 and 26, Tend that the pellets pass in these different zones, it! slow preheated sachet, calcines to obtain resistant pellets and finally cools to temperatures at which they can be handled,
We must ensure that
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the wet pellets' were dried and preheated at a very slow rate * so that the water whipper (which is released during
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drying) and anh1dr1d. carbon dioxide (which is released during preheating) can escape through the exterior coating of the pellets without breaking it.
Onpellet which can be produced industrially using the apparatus and according to the method described is shown on rod 1. The pellet shown in FIG. 1 is embedded in a block of uvula (plastic material) then cut in half and photographed with a magnified of 6. Figure 1 shows the final composite pellet which. been subjected to treatment. thermal to give its outer coating sufficient mechanical resistance to handling, transport and loading in a blast furnace,
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The pellet repxsent5 in fig.
The ballast is produced according to the example given, i.e. it has a core 3/8 inch in diameter (9.5 mm) surrounded by an outer coating of iron ore free of flux of 1 / 16 inch (1.5mm), thick.
In order for the outer coating to have the desired mechanical resistance, this pellet is heated to a temperature of at least
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minus about x200F (12ü5Cj ;, know not to exceed about 2450 * F (1345 * C). The final processing temperature of the pellet is kept below about 2500 F (1370 * C). Most iron ores have an onset of melting temperature of about 2500 * F (1370 C).
If we bring the pellet to this temperature, even the impurities of the outer coating free of flux form a liquid slag, * upon cooling, a
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bond due to slag (that is to say calcium silicate which would give a more solid pellet, but offering various disadvantages $.
In the first place, a liquid phase near the outside of the pellet, is precisely what the invention seeks to avoid.
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liquid state abouttps4nt to the ls, lom6rfttton by the; $ mer results in a low parasitism (internal viddt louse), and which makes it more difficult to reduce the top supplied to the, in or "" the Haitcn pa.
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slag on the outside of the pellets causes considerable agglomeration of the pellets in clusters and can also lead to the formation of a deposit on the interior surface of the ovens. Within the above temperature range, the outer coating acquires great strength by intergranular bridging of solid state hematite grains.
This reaction occurs at about 2200-2450 F (1205-1345 * 0). This grain bridging in the outer coating not only provides the desired mechanical strength, but also superior abrasion resistance compared to slag-bonded pellets which are harder but more brittle, and form at higher temperatures. .
However, within the cited temperature range, the material in the core of the flux-containing pellets changes to the liquid phase, typically between 2200 and 2270 F (1205-1245 C).
This liquid phase therefore exists only in the core and the method and apparatus described make it possible to substantially retain this liquid phase inside the pellets.
The extent to which this liquid slag formed in the core of the pellets penetrates the outer coating is shown in Fig 1 by a clearly visible shadow. It should be noted that this shadow indicates that the liquid slag is practically retained within the pellets, with very little exudation occurring on the surface of the composite pellets. The photograph in Fig 1 shows the pellet in the position where 11 was carefully maintained during the heat treatment. Thus, the lower part of the pellet shows a somewhat greater penetration of slag at the periphery as a result of the forces of gravity exerted on the liquid.
The actual penetration through the exterior coating is obviously small and in many cases may not be an industrial disadvantage.
The relatively low exudation of liquid slag through the outer coating is also apparent from an examination of FIG. 1 where we can see a small nipple 45 to the left of the pellet.
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This nipple 45 united the pellet shown to another pellet (not shown) resulting from the same heat treatment, and yes was located a little higher on the left. The physical contact between the outer coating of the pellet shown and another pellet treated in the same time therefore exists and a slight exudation of slag from the upper pellet, good shown, has caused the formation of a bond at 45 with the pellet of freeze 1. This bond is relatively weak and the two pellets separate easily. after their removal from the lathe.
A slight tendency of the pellets to adhere to each other in this manner is not a serious industrial disadvantage because the pellets can be easily separated. Most of these adhesions simply disappear with normal handling of the pellets. when adhesions stand up to normal handling, ordinary crushers are more than sufficient to separate the pellets.
The form of the invention which has just been described constitutes a significant advance in this field. However, the form of the invention which will be described below is an even more significant advance. This form of the invention is described with reference to Figs. 2, 3, 4, 5 and 7. A comparison of the pellet of fig.l. with the pellet of fig. 2 shows the new improvement resulting from the shape described below. The references made below relate to figs. 2 to 5 inclusive. However, the pellet of freeze 2 exhibits a much more complete retention of the slag inside the pellet which results in a very clear and well defined limit between the core and the outer coating of the pellet.
We will come back to this after discussing fig.7,
On this fig 7, we can see an apparatus comprising a hopper 51? a conveyor 52, - a pelletizing drum 53, a sieve 55, conveyors *! 56 and 57, a second drum 60, a hopper 61, a screen 67 and a conveyor 68. All of these machine parts are similar in construction and arrangement.
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ment to elements 1 to 18 of fig 6. The raw material is handled in the same way. Ore and shear are similarly prepared and mixed and fed through hopper 51 onto conveyor 52.
Conveyor 52 passes ore and flux into pelletizing drum 53 where composite pellet cores form and are deposited on a sieve 55.
Appropriately sized cores deposited on conveyor 56 pass through a second drum 60. An outer covering is packed around the cores to an extent sufficient to allow the release of opposing water vapor and carbon dioxide. when passing liquids such as liquid slag (at 2200-2400 F or 1205-1315 C). These composite pellets are placed on the conveyor 68 to pass through a treatment oven 70.
It is at this point that the form of the invention described differs significantly from the previous form. The oven 70 is of a very different type and operates differently from the oven 20 of FIG.
6. The heat treatment process and the product obtained are also different, as will be detailed in the following description.
Process furnace 70 includes elements which define four separate process zones. Tunnel 72 and interior partitions 73 define three zones 74, 75 and 76, while a rotary kiln 77 defines fourth zone 78. Zone 74 is a preliminary drying zone, zone 75 a final drying zone (temperatures approximately 500-900 F or 260-480 C), zone 76 a precombustion zone (temperatures up to approximately 1600-1800 F or 870-980 C), and final zone 78, a final calcination zone (temperatures up to 'at about 2200-2400 F or 1205-1315 C).
The device shown defining these zones is particularly suitable for treating green pellets bound to water introduced into this oven in a very humid state. In many, if not most
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In installations, the predrying zone 74 may not be required. In order to describe an apparatus capable of operating under the most difficult conditions, an oven 70 provided with a predrying zone 74 will be described below.
The composite pellets coming from the conveyor 68 are entrained in the three zones located inside the tunnel 72 by a conveyor 81 allowing the gases to pass * The pellets are deposited on the conveyor 81 in the same way as on the conveyor 21 of the rod 6. That is to say that these pellets move in the form of a mass through the zones 74, 75 and 76, the individual pellets * being stationary with respect to each other in this moving mass. From conveyor 81, the pellets pass along a ramp 82 and into the rotary kiln 77. The pellets pass from the kiln 77 into a cooler shown at 83.
There are many types of cooling devices that can be used depending on the size of the installation. The cooling device 83 is relatively simple in construction and may be suitable for small scale operations. Other known types of cooling apparatus can be used for larger installations. The device. shown comprises a rotating vertical tower 84 containing a descending column of pellets exiting the oven 77.
A blower 85 blows ascending cooling air through the descending column of pellets in order to cool the pellets and to preheat the ascending air which is admitted into the hood 86 of the oven 77. The pellets exiting at the end lower part of the cooler 83 can be discharged from the installation as desired.
The burner 90 passing through the hood 86 maintains the flame in the oven 77. The hot gases pass into the oven 77 and the zone 78 which is defined there, then into the zone 76 in the tunnel 72. From the zone 76, the hot gases are successively aspirated to
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through the pellets and conveyor 81 into a suction cup 91 below the grid. From the suction boot 91 the hot gases pass through a line 92 into the zone 75. There the hot gases descend a second time through the pellets of the conveyor 81 and are collected in a second suction boot 93. .
The hot gases pass from the second suction boot 93 through a pipe 94 which directs these gases towards a wind boot 95 below the zone 74. The hot gases then rise through the mobile grid pellets 81 in the zone 74. and are sucked in through a line 96 * The gas flow can be promoted by a suction blower (not shown) which sucks the gases in the line 96.
In the form shown in FIG. 7, as previously mentioned, it was assumed that the pellets are very wet and must be dried in two stages. In an apparatus performing this drying in two stages, the green pellets deposited on the mobile grid 81 pass into the zone 74.
As the pellets pass through this pre-drying zone, the hot gases rise through the pellets on the grate and exit through line 96. When a * pre-drying is provided, as in the case described, because the pellets are exceptional], * - ment wet, it is preferable that the gases passing through the pellets in the first sound system rise water instead of descending, as will be described later, for the final drying and the. precalcina- tion.
The reason for this preliminary upward drying in the first zone is that it is necessary to drive as much as possible of the pellets into the first layers of pellets in the grid and to carry out this operation as quickly as possible.
If a downdraft of gas were used in a first zone for preliminary drying of very wet pellets, an even greater concentration of water would result in the lower part;
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of the mass of pellets and, in this very humid environment, the relatively weak green pellets could be easily crushed.
This would not only destroy the shape and composition which had been attempted, but the permeability of the mass of pellets on the grid would build up and the gas stream would not be able to pass through the mass of pellets. For this reason, it is preferred to use an ascending gas flow passing through a first drying zone when treating very wet pellets.
In a final layout zone 75 (which in many installations may be the first zone on conveyor 81) the pellets are drawn into the zone and the drying gases are directed downward through the pellets on the grate mobile. Most of the drying of the pollets should be carried out before they are allowed to leave this area. Thus, by appropriately acting on the speed of the conveyor 81, the pellets must be dried completely but slowly enough so that water vapor can escape from the pellets without breaking the outer coating. The. The dry pellets are then brought into the precalcination zone 76.
In this pre-construction sound system, the temperature of the pellets is high enough for any magnetite in the iron ore to be thermally transformed into hematite. This transformation occurs at approx. 1600-1800 *? (870-980 C). Bile can be symbolized by the equation 4Fe3O4 + 92 # 6Fe2O3. The shovel entering the precalcination zone 76 is dry, but has little mechanical resistance. They must be given sufficient mechanical strength in the precalcination zone so that they can pass into the final calcination zone where they are churned.
By the time the pellets in zone 76 reach 1600 F, (870 C), any magnetite present is at least superficially oxidized to hematite.
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The heated particles. of hematite at this temperature causes the individual seeds of hematite to agglomerate in the outer coating by seed development and intergranular bridging in the solid state without any reaction with the silica or the flux present (the flux will not finding that in the core), After the individual grains have started to form these bridges, in the outer coating, but before a complete network of bridged grains has been obtained,
the mass of pelleta in zone 76 is broken up and introduced into sound system 78 of the lathe
77 where the pellets are churned during the final heat treatment. We will see below with reference to the photographs how this bridging occurs.
The apparatus and method should be set so as to initiate the formation of these bridges, but it is also important that the mass of pellets be broken up before a complete network of bridged grains has been obtained. A dense outer coating around the core allowing the liquid slag to be retained almost entirely in the pellet is only obtained if the final formation of this network occurs while the pellets are rolling and being agitated in tower 77.
The temperatures necessary to transform the magnesium. tite in hematite, initiating the bridging of the grains and giving the pellets sufficient rolling and churning resistance are not quite sufficient to cause liquefaction of the constituents of the slag. If the rolling and churning of the pellets are started before the grain bridging has broken down and before the liquid phase of the slag constituents appears, very high quality pellets of the type shown in Fig. 2 are obtained.
Due to the rolling of the pellets, the imitated force exerted on the liquid slag and attracting itself through the outer coating (as in the case of the shovel 'in Fig. 1), is not applied at a single location. , but neutralized by the rotation of the pellets, this rotation has the effect of neutralizing gravity and, if we refer to the mid-
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In crop photographs, it can be seen that the liquid slag hardly comes out of the inner core.
At the same time that the force of gravity is thus neutralized by the rolling of the pellets, the rolling and churning of the pellets also have the effect of making the outer coating of the shovels denser by hammering while the% bridged grain network is still in the process of formation. Once the network has been fully formed, it is too late to get this action. The importance of choosing the right moment to transfer the pellets from the rack to the oven is therefore obvious. The phenomena which have been discussed heretofore in connection with the apparatus shown in Fig. 7 will be discussed below with reference to the photomicrographs of Fies * 2 to 5.
Fig. 2 is a photograph magnified six times and the pellet photographed has substantially the same dimensions as that of Fig. 1, i.e. a core (N) of 3/8 inch (9.5un) in - wrapped with a 136 inch (1.6 mm) outer coating (R). This pellet shown in Fig. 2 clearly shows the high degree of retention of the liquid slag inside the core and also the density of the outer coating. The outer coating of the pellet shown in Fig. 2 was initially just as thick as that of the pellet shown in Fig.l. Fig.2 shows, however, that this outer covering has been made denser so that it is significantly thinner than that of Fig.1.
Pilot plant operations have established that hardly any fines are coming out of the oven, indicating that this reduction in the thickness of the outer coating is due to the fact that it has become thicker and not to abrasion. of the exterior cladding.
To further clearly show the sharp separation between the inner hub and the outer skin and the absence of penetration of the inner core slag into the outer skin the pellet shown in Fig. 2 was photographed at 100 magnification (Fig. 3). instead of 6 as in Fig. 2, This photograph of Fig. 3 between the very clear repair between
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the outer coating (R) of iron ore free of flux and the core (N) of iron ore and flux.
Fig. 5 is a photograph of part of the outer coating of the pellet of Figs. 2 and 3, magnified 200 times. At this magnification, the intergranular bridging of the hematite grains in the outer coating is clearly visible. Although the photograph does not allow reproduction of volumes using two dimensions, Fig. 5 shows how a nearly complete network of bridged grains is formed to give the pellet the desired mechanical strength.
Fig. 5 clearly shows the appearance of the grain bridging and therefore indicates a specialist how he can recognize when the pellets are to be sent from the conveyor 81 into the oven 71, the heat treatment in the zone 76 ahead. continue without. churning of the pellets until the bridging of the grains begins, but not until roofing practically completed, as shown in Fig. 5. After this minimum state has been reached before the full lattice is obtained, the pellets must pass into the churning zone where the lattice is weak, continuing to develop completely with the advantages inherent in this development.
Fig. 4 is a photograph of the pellet core shown in Figs. 2 and 3, but magnified 200 times. Fig. 4 as well as Fig. 3 clearly show the circular configuration which indicates the presence of calcium ferrite rather than iron silicate. This is a very important feature of the invention because the ferrites (calcium and magnesium ferrite) are easily and quickly reduced in a blast furnace, thus releasing the flux which can combine with the silicates of the furnace. exterior coating of the pellets. On the other hand, iron silicates are difficult to reduce in the blast furnace.
Although the exact mechanism of this important characteristic and of this progress is not fully elucidated, one can admit that
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theory that ferrites are formed rather than iron silicates due to the imported excess of flux in the inner core. Although we introduce into the inner core a sufficient quantity of flux for the silica not only in the inner core but also of the outer coating (and the siliceous constituents of the coke introduced into a blast furnace), the silica is distributed throughout the composite pellet which means that only about 30-35% of the silica is in the inner core where 100% of the flux is.
In addition, it is important that the flux used to form the slag (and its calcium) is completely retained in the inner core and cannot penetrate into the outer coating. When flux, iron and silica are present in molten slag, silica (and aluminum as well) unite with flux rather than iron. But in this case, the silica in the nucleus unites with calcium (of the flux) and leaves a considerable excess of calcium. This excess calcium on the- '. the silica will then combine with the iron to form the desired calcium ferrite.
It therefore emerges from the foregoing description that the process constitutes a new and improved means for producing better self-melting pellets of iron ore and consequently achieves the aims of the invention.