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ayant pour objet : Procédé d'obtention de nodules de fondant.
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L'invention concerne le domaine de l'agglomération, notamment l'obtention de nodules de fondant:
On connatt un mode de préparation de nodules consti- tués d'un noyau et d'une couche extérieure.
Le noyau de ces nodules est formé d'un mélange de charbon, de calcaire et de minerai, ou d'un mélange de charbon et de calcaire ;quant à la couche extérieure elle est en mine- rai de fer ou en minerai 1 de fer additionné de calcaire ou de matériau inerte. Au cours du grillage assurant leur solidifi- cation il y a réduction partielle des nodules avec formation d'une certaine quantité de fer métallique.
Toutefois, le problème concernant l'obtention de nodules de ondant ayant une bonne résistance à la destruction, en employant comme addition de fondant, du calcaire ordinaire ou de la dolomie, n'a pas encore trouvé de solution à ce jour, car au cours du grillage de solidification, on n'obtient pas, dans nombre de cas, la mise en solution solide totale du fon dant, et il reste dans les nodules de l'oxyde de calcium libre, formé après décomposition du fondant. Or cet oxyde est, comme on le sait, la cause essentielle de la destruction des nodules durant leur stockage et leurs manutentions.
Le but de la présente invention est d'éliminer les inconvénient susmentionnés,
On a donc été amené à créer un procédé dont l'appli- cation permettrait d'obtenir des nodules résistants à deux couches de minerai de fer et de tondant, nodules qui auraient
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une bonne tenue durant leur stockage et leurs manutentions et qui seraient facilement réductibles.
La solution consiste, lors de la réparation du noyau des nodules, à choisir les proportions de minerai de fer con- centré et de fondant de façon à obtenir une basicité d'au moins 3,5 et à choisir pour la couche extérieure, un minerai de fer dont la basicité ne dépasse pas 0,5, le grillage des nodules supérieure crus obtenus étant ensuite réalisé à une température /au point de fusion de la couche extérieure, ce qui assure la fusion du noyau, l'imprégnation de la couche extérieure des nodules par la matière fondue du noyau et la formation d'une cavité à l'intérieur des nodules.
Pour la fabrication des nodules on peut utiliser également un minerai concentré sulfureux.
Le procédé proposé pour l'obtention de nodules de fondant est expliqué par le granhique de la température de fusion du mélange de minerai de fer concentré et de calcaire.
Les nodules sont fabriqués dans deux granulateurs fonctionnant en série (à nlateaux, à tambours vibrants, ou de tout autre type). Dans le rremier granulateur. il y a formation du noyau assurant l'imprégnation en fondant des nodules. Dans le se nd granulateur les noyaux issus du nre- mier granulateur sort recouverts d'une couche de minerai.
Les nodules peuvent aussi être fabriqués dans une presse à vis d'Archimède qui forme le noyau et dans une machine de nodulation usuelle.
Le diamètre du noyau et l'épaisseur de la couche extérieure des nodules sont choisis selon la basicité que l'on désire avoir dans les nodules.
Le noyau est fabriqué avec une charge qui se présente
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sous la forme d'un mélange de minerai de fer normal ou concen- tré avec du fondant dans la proportion (CaO + mGo) SiO2 3,5 et au-dessus, en principe jusqu'à 10 ; dans le cas de concentres riches contenant moins de 5 % de S102, la quantité de calcaire dans la charge à noyaux doit être de 25 à 60% la couche extérieure se présente sous la forme de minerai fin ou concen- tré de ce minerai, additionné ou non de fondant (de façon à obtenir une basicité ne délassant pas, de préférence, 0,5) ou de matériaux inertes (par exemple, de bentonite, de soude, de tourbe ou d'un mélange de ces produits, etc.) ajoutés, en l'occurence en tant qu'agglomérants.
Etant donné que la couche extérieure des nodules se compose essentiellement de minerai de fer concentré, le gril- lage de ces nodules peut être effectué à température plus éle- vée que le grillage des nodules de basicité analogue mais uniformément rénartie. La température de grillage dépend du type et de la composition chimique du concentré formant la couche extérieure.
Par exemple, pour un concentré contenant 64,07 % Fe, 24,51 % FeO, 1,29 % CaO, 7,64 % SiO2, 0,53 % MgO la température de grillage s'élève à 1200 C ; pour un concentré contenant 64,3 % Fe, 23.45 % FeO, 3,22 % CaO, 5,50 % SiO2 1,28 % MgO, la température de grillage s'élève à 1260 C.
Le grillage des nodules proposés s'effectue dans dasn machines de types divers (machine à b3nde d'agglomération, , four à cuve, etc..).
Comme le point de fusion du mélange des produits constituant le noyau des nodules dépend de la quantité de fondant ajoutée à la charge pour noyaux et se choisit plus ba que la température de grillage (pour un concentré contenant 64,3 % Fe, @3,45% FeO, 1,54 % CaO 0,56 % MgO, 3,62 % SiO2
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,82% A103 la part du calcaire dans la charge étant de 35 à 45 % le noint de fusion est de 1235 C et la température de grillage de 1260 C), il y a fusion du noyau de fondant et im- rrégnation uniforme de la couche extérieure des nodules par la matière fondue du noyau.
Lors de ce traitement, l'oxyde de calcium libre réagit avec la silice et l'oxyde de fer en formant du trisilicate de calcium et des ferrites de calcium suivant la réaction :
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et, de ce fait, la présence d'oxyde de calcium libre dans les nodules se trouve éliminée, présence qui est la cause essen- tielle de la faible résistance mécanique des nodules au fon- dant et de leur destruction durant leur stockage. Quand le noyau fond et est absorbé par la couche extérieure des nodules, ces derniers deviennent creux,.sans réduction de leur résis- tance mécanique et de leur poids volumique. Malgré l'augmenta- tion de la densité de la surface intérieure de leur paroi, les nodules creux sont doués d'une très bonne réductibilité par suite de la diminution importante de 1'épaissuer de la couche à réduire.
Le procédé proposé est particulièrement efficace dans la fabrication des nodules de fondant en concentrés sulfureux.
Pour obtenir des nodules de fondant en concentrés sulfureux ou en pyrites grillées, selon l'invention, on utilise pour la fabrication.du noyau des nodules, un fondant finement pulvérisé (par exemple, du calcaire, de la dolomie , des mélan- ges de ces produits, etc..) et un concentré pauvre en soufre,
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de la calamine finement pulvérisée ou dos rebuts (nodules ne satisfaisant ras aux prescriptions, bris de nodules, etc..) ; pour la couche extérieure on utilise du concentré de minerai de fer sulfureux ou des pyrites grillées sans fondant. Le grillage de tels nodules s'effectue suivant un régime thermique à deux échelons :
1 maintien des nodules à la température de 1100- 1150 C durant 5 à 8 mn pour la désulfuration de la couche extérieure.
2 Montée rani,de (en 1 ou 2 mn) de la température de grillage jusqu'à 1200-140 C et maintien à cette température durant 4 à 6 mn pour la fusion du noyau et l'imprégnation par la matière fondue d'une nartie de la couche extérieure désul- furée. "">
EXEMPLE
Le noyau des nodules est fabriqué avec un mélange de concentré et de calcaire ; dans la charge pour noyau on ajoute : 38,6% de calcaire pour un concentré contenant 64,3 % Fe, 24,25 % FeO, 5,5 % SiO2 3,22 % CaO, 1,28 % MgO, 0,58 % S.
Le concentré mélangé à sec avec le calcaire est humidifié jusqu'à 13-14 %. Pour la formation du noyau des nodules, la charge humidifiée est soumise à une compression préliminaire sn la faisant passer à travers une nresse à vis d'Archimède dont la filière a un diamètre d'orifice apnroprié. Les ébauches sortant de la presse, de 10 à 12'mm de diamètre, sont tronçon- nées en petits cylindres de hauteur égale à leur diamètre, puis avant d'être déversés dans la goulotte collectrice, les cylin- dresobtenus sont saupoudrés de minerai de fer concentré fine- ment pulvérisé afin d'empêcher leur collage.
Ensuite, ils sont soumis à la nodulation dans un tambour de 300 mm de damètre
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tournant à la vitese de 70 à 110 tr/mn avec'apport simultané sur le noyau des nodules, d'un enrobage sans fondant en con- centré de dénart humidifie à 7-9 % que l'on charge dans le tambour simultanément avec les ébauches cylindriques de noyaux -. de nodules. Selon la durée de la nodulation, l'épaisseur de la couche extérieure des nodules atteint de 2 à 6 mm pour une durée de 1,5 à 2,5 mn. Lors de ce nrocessus, aucun cas de formation de nodules sans noyau de fondant, ainsi que de des- truction des ébauches cylindriques n'a été observé.
Les nodules crus à deux couches ainsi obtenus, acres à la temp4rature élimination de l'eau par dessication à l'étuve/de 105 C sont soumis au grillage en atmosphère oxy.,nte à la température de
1260 C. Anrès grillage, les nodules sont refroidis à l'air.
Au cours du grillage, selon réchauffement des nodules qui va de la périphérie au centre, l'enrobage extérieur en minerai durcit. Etant donné que le point de fusion du noyau est infé rieur à la température de grillage, le noyau fond et se répar- tit d'une façon relativement uniforme sur la surface intérieure de l'enrobage qui l'absorbe. Le point de fusion du noyau, et, nar conséquent, la température le grillage, se déterminent, expérimentalement.
Ainsi, pour le concentré indiqué, le début de la fusion du noyau (ligne solidus) se produit à une temné- rature ne dépassant @ 1160 C, le noyau contenant 30 à 80% de calcaire, et la fir. de la fusion (ligne liquidus ) est à 1240 C, la quantité de calcaire dans le noyau étant de 25 à 45 % (voir le graphique). Le nrocessus d'absorption du noyau minerai-fondant par l' enrobage en minerai se dcroulc progres- sivement et son degré d'achèvement dépend de la durée du gril- lage.
Par vrification expérimentale on a établi qu'en 2
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à 4 mn, l'enrobage en minerai des nodules a le temps de durcir d'une façon plus ou moins poussée par suite de l'oxydation de la magnétite jusau'à formation d'hématite et recristallisation de celle-ci ; en même temps il y a décarbonisatio et fusion partielle du noyau au fondant. Durant la période allant de la 6 à la 5 minute, par suite,du ramollissement du noyau des nodules et de la formation de, phases liquides, il y a accrois- semcnt progressif de la sphère creuse à l'intérieur des nodu-' les. L'appartion de phases liquides a été prouvée expérmen talement nar la présence, dans la structure, de formation dendritique de trisilicate de calcium.
Pour le concentré mentionné, la dur6e optimale dit grillage est de 15 mn. A l'issue de ce temps, la dimention , de la sphère creuse n'augmente plus, ce qui indique qu'il y a eu assimilation totale de l'oxyde de calcium du fondant, et la couche extérieure des nodules comménce à fondre ce qui nuit à sa réductibilité.
Les nodules obtenus sont doués de hautes qualités ,métallurgiques : bonne résistance mécanique, excellente tenue lors du stockage (durant 8 à 12 mois au moins), haute réducti bilité. La résistance à l'écrasement vérifiée sur une mai machine universelle à levier "Amsler" est de 50 à 120 kg/
La réductibilité des nodules fabriqués à partir du concentré mentionné avec basicité moyenne de 1,54 (rapport de l'oxygène enlevé lors de la réduction à l'oxygène total des oxydes de fer), dans un flux d'hydrogène (1,5 1/mm) et à 800 C, s'élève à 883, % en 30 mn, et 92, 3 % en 50 mn.
LEGNDE DrS FIGURES.
On a porté en ordonnées la température en 0 C, et en abscisses la teneur en calcaire de la charge ; l'indication située en dessous traduit la basicité de la charge.