BE834689A - Procede et appareil pour elaborer le fer a partir de minerai - Google Patents

Description

  Procédé et appareil pour élaborer le fer à partir de minerai.

  
La présente invention concerne un procédé et un appareil pour élaborer le fer à partir de minerai.

  
Lors du fonctionnement d'un haut fourneau classique,

  
le minerai de fer, le coke et le calcaire sont introduits de

  
manière continue au sommet du four pour constituer dans celuici une colonne qui descend de manière ininterrompue. Un courant

  
de gaz préchauffé, qui est normalement de l'air chauffé à une

  
 <EMI ID=1.1> 

  
est admis dans le four près de sa partie inférieure afin

  
d'établir une atmosphère réductrice dans le four. En conséquence de sa réaction avec le monoxyde de carbone dans le gaz réducteur et avec Le carbone dans la cave du four, le minerai de fer est réduit en fer à l'état de fusion qui s'accumule dans le creuset et en est périodiquement soutiré. La gangue du minerai et la cendre du coke sont fluidifiéespar réaction avec le calcaire, qui est calciné dans la cuve du four, et forment ainsi un laitier fluide en fusion qui s'accumule en une couche im miscible sur le fer en fusion et en est périodiquement évacué.

   Le gaz brûlé du four s'échappant au sommet de la colonne constituée par la charge  contient du monoxyde de carbone et de l'hydrogène et a donc déjà été utilisé comme combustible pour le chauffage des appareils régénérateurs de vent chaud,de même que pour des chaudières, fours Martin, etc. voisins du haut fourneau.

  
Le courant de gaz réducteur chauffé a d'habitude jus-

  
qu'à présent été produit par passage d'un courant d'air dans un

  
ou plusieurs appareils régénérateurs dans lequel l'air est chauffé.

  
Normalement, ces appareils régénérateurs comprennent une ou plusieurs grandes tours à garnissage réfractaire,dont le fonctionnement comprend d'abord un chauffage du garnissage réfractaire

  
d'un combustible qui brûle avec de l'air,puis le passage de l'air soufflé qui se trouve ainsi chauffé dans la tour. Ces régénérateurs ou appareils de Cowper sont généralement onéreux à installer et difficiles à faire fonctionner et exigent un entretien périodique de leur garnissage réfractaire.

  
La présente invention a pour objet un procédé pour élaborer le fer en fusion à partir du minerai, suivant lequel on introduit le minerai de fer, le coke et le calcaire dans un four

  
à cuve, on introduit dans le four un gaz chauffé contenant de l'oxygène afin que le coke qui s'y trouve contenu entre en combustion et que le fer, soit réduit en fer à l'état de fusion tan- 

  
dis qu'il se forme un courant de gaz résiduaire contenant du monoxyde de carbone, on soutire le gaz résiduaire du four à cuve,

  
on mélange une partie de ce gaz avec un courant d'air et on fait   <EMI ID=2.1> 

  
bone qui s'y trouve contenu en dioxyde de carbone et obtenir un courant de gaz chauffé, l'unique source de chaleur pour le chauffage du courant de gaz étant la combustion du gaz résiduaire et on mélange un courant d'oxygène avec le gaz chauffé pour former un courant de gaz chauffé enrichi en oxygène, ce courant de gaz chauffé enrichi en oxygène étant le courant qui est introduit

  
dans le four à cuve.

  
Un tel procédé n'exige pas la mise en service d 'appareils régénérateurs et le courant de gaz réducteur préchauffé est produit dans un appareil à combustion relativement peu onéreux et facile à faire fonctionner.

  
L'invention a de plus pour objet un appareil pour élaborer le fer en fusion à partir du minerai,qui comprend un four

  
à cuve, un dispositif pour évacuer le laitier et le fer en fusion du four à cuve, un dispositif pour introduire un courant de gaz chauffé dans le four, un dispositif pour soutirer le gaz résiduaire au sommet du four, le dispositif pour produire le courant de gaz chauffé comprenant une conduite communiquant avec la sortie de gaz résiduaire,une première soufflante poùr propulser le gaz résiduaire provenant de la conduite, une chambre de combustion raccordée pour recevoir le gaz résiduaire de la première soufflante, une seconde soufflante pour introduire de l'air sous pression dans la chambre de combustion et une conduite menant de la sortie de la chambre de combustion à l'entrée du four à cuve.

  
L'invention est décrite plus en détail ci-après à titre uniquement illustratif avec référence au dessin annexé dans lequel:
Fig. 1 est une vue d'une forme de réalisation d'un appareil permettant l'application du procédé de l'invention; Fig. 2 est une vue en coupe latérale et en élévation d'une partie de l'appareil que représente la Fig. 1, et Fig. 3 est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la Fig. 2.

  
Comme le montre la Fig. 1, l'appareil comprend un four

  
 <EMI ID=3.1> 

  
16, des étalages 18 et une cuve 20. Le minerai de fer, le coke et le calcaire sont introduits de manière continue au sommet du four à cuve 12 en 21 pour constituer une colonne descendante de minerai de fer, de coke et de calcaire dans la cuve 20. Le gaz résiduaire produit dans le four à cuve 12 est évacué par une con-

  
 <EMI ID=4.1> 

  
puretés solides. Le courant de gaz résiduaire épuré résultant parvient par la conduite 23 à une sortie 25 d'où il est amené

  
à une autre utilisation ou un poste de traitement. Une conduite
26 fait communiquer la conduite 23 avec l'aspiration d'une soufflante 28 dont la sortie communique par une conduite 30 avec l'admission de combustible 38 d'une chambre de combustion 32.

  
Les figures 2 et 3 sont des vues d'une forme de réalisation particulière d'une chambre de combustion 32 qui comprend

  
 <EMI ID=5.1> 

  
partie inférieure est fermée par un fond à bride 36. L'admission de gaz combustible 38 de la chambre 32 traverse le fond à bride 36

  
 <EMI ID=6.1> 

  
présentés) utilisés dans la chambre de combustion 32 traversent

  
le fond à bride 36. L'extrémité supérieure de l'enveloppe extérieure 34 se termine par une bride 40 s'adaptant à une conduite 42 qui porte à sa partie supérieure une sortie à bride 44.

  
Une paroi intérieure 46 en forme de tronc de cOne évasé,

  
 <EMI ID=7.1>  

  
 <EMI ID=8.1> 

  
de combustion 32 communique par la conduite 60 avec les tuyères réparties autour de l'étage à tuyères 16 du four à cuve 12.

  
Des registres régulateurs 62 et 68 dans les conduites
30 et 58 sont commandé s par le régulateur de rapport de d ébit

  
64 qui agit en réponse au détecteur de débit 66 dans la conduite 6(

  
Une conduite 61 est branchée sur la conduite 60 et à

  
une source d'oxygène, de manière que de l'oxygène puisse être mélangé au courant de gaz chauffé entrant dans le four à cuve 12 par la conduite 60. Une conduite 63 établit aussi une communication entre une source d'oxygène et un collecteur 65 qui alimente

  
 <EMI ID=9.1> 

  
du four 12.

  
Lorsque l'installation fonctionne, le four à cuve 12 est chargé de minerai de fer, de coke et de calcaire en 21 et un courant de gaz préchauffé enrichi en oxygène, se trouvant à une

  
 <EMI ID=10.1> 

  
dans l'étage à tuyères 16 du four 12 par la conduite 60. A l'entrée dans le four à cuve 12, l'oxygène chauffé réagit .avec le coke du four en participant à une combustion à une température élevée qui donne un gaz ascendant comprenant du monoxyde de carbone, lequel réagit avec le minerai de fer en cours de descente et le réduit en fer à l'état de fusion. Le carbone contenu dans la cuve réagit aussi en réduisant le minerai de fer et une masse de fer

  
 <EMI ID=11.1>  temps à autre par le trou de coulée 15.

  
La gangue du minerai et la cendre du coke sont fondues par le calcaire calciné dans le four et donnent ainsi un laitier en fusion qui s'accumule dans le creuset 14- et en est évacué périodiquement par le trou de coulée 17. Le courant de gaz réducteur formé dans les étalages 18 monte et le gaz résiduaire,comprenant principalement de la vapeur d'eau, du dioxyde de carbone, de l'azote, de l'hydrogène et du monoxyde de carbone,est évacué du four 12 par la conduite 22. Les solides sont séparés du gaz résiduaire par le séparateur 24 et le gaz épuré résultant est amené

  
 <EMI ID=12.1> 

  
Une partie du gaz résiduaire parvient par la conduite 26 à la soufflante 28, puis par la conduite 30 au registre 62 et ensuite dans la chambre de combustion 32,tandis qu'u.n courant propulsé par la soufflante 56 passe par la conduite 58 et le re-

  
 <EMI ID=13.1> 

  
chambre de combustion 32. 

  
Comme on le voit aux figures 2 et 3, le courant d'air produit par la soufflante 56 entre tangentiellement entre l'en-

  
 <EMI ID=14.1> 

  
gaz résiduaire est ainsi oxydé en dioxyde de carbone et un courant de gaz chauffé comprenant du dioxyde de carbone, de la vapeur d'eau, de l'oxygène et de l'azote s'échappe donc de la sortie 44.

  
 <EMI ID=15.1> 

  
tres 62 et 68 pour établir le rapport voulu entre l'air et le gaz résiduaire et assurer le débit convenable de gaz de combustion chauffé entrant dans le four à cuve 12. Le rapport de l'air mé-langé avec le gaz résiduaire peut être ajusté pour qu'il se forme un mélange sensiblement stoechionétri que de monoxyde de carbone et d'oxygène, entraînant une combustion complète du monoxyde de carbone dans la chambre de combustion. Il est cependant préférable que la chambre de combustion 32 fonctionne avec un excès d'air pour donner le courant de gaz chauffé enrichi en oxygène.

  
Un courant d'oxygène provient de manière ininterrompue d'une source non représentée par la conduite 61 dans la conduite
60 pour se mélanger avec le courant de gaz chauffé avant l'entrée de ce dernier dans le four 12. L'enrichissement au moyen d'oxygène du courant de gaz chauffé est nécessaire pour apporter l'oxygène que requiert la combustion du coke dans le four 12 et atteindre les températures de travail requises.

  
Lorsqu'il est désirable de convertir la fonte produite dans le four 12 en acier en fusion avant la coulée, de l'oxygène peut être admis par la conduite 63 pour être injecté dans la fonte

  
 <EMI ID=16.1> 

  
en est ainsi, l'oxygène et le courant de gaz chauffé sont mélangés 'à l'intérieur des étalages 18 du four.

EXEMPLE -

  
On introduit dans le four à cuve 12 de l'appareil illustré à la Fig. l,par jour ,1673 tonnes de minerai de fer, 212 tonnes

  
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et l'envoie par la conduite 30 dans la chambre de combustion 32. Le gaz résiduaire a la composition suivante: 

  

 <EMI ID=18.1> 


  
 <EMI ID=19.1> 

  
et s'y mélange avec le gaz résiduaire entrant dans la chambre de combustion par l'admission de gaz résiduaire 38. Le mélange de gaz résiduaire et d'air brille dans la chambre de combustion 32 et atteint la température de 629[deg.]C. Le courant de gaz chauffé résultant entrant dans la conduite 60 a la composition suivante:

  

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La conduite 61 admet dans la conduite 60 un courant d'oxygène pur de 5023 m<3>/heure qui se mélange avec le courant de gaz chauffé passant par la conduite 60.

  
La température du métal totalement réduit dans les étala-

  
 <EMI ID=21.1> 

  
14 par le trou de coulée 15. 

REVENDICATIONS.

  
1 - Procédé pour élaborer le fer en fusion à partir de

  
 <EMI ID=22.1> 

  
du coke et du calcaire dans un four à cuve, on introduit dans

  
le four un gaz chauffé contenant de l'oxygène afin que le coke

  
qui s'y trouve contenu entre en combustion et que le fer soit

  
réduit en fer à l'état de fusion tandis qu'il se forme un courant

  
de gaz résiduaire contenant du monoxyde de carbone, on soutire

  
le gaz résiduaire du four à cuve, on mélange une partie de ce

  
gaz avec un courant d'air,et on fait brûler le mélange résultant

  
pour convertir le monoxyde de carbone qui s'y trouve contenu en dioxyde de carbone et obtenir un courant de gaz chauffé, l'uni que source de chaleur pour le chauffage du courant de gaz étant la combustion du gaz résiduaire et on mélange un courant d'oxygène

  
avec le gaz chauffé pour former un courant de gaz chauffé enrichi

  
en oxygène, ce courant de gaz chauffé enrichi en oxygène étant

  
le courant qui est introduit dans le four à cuve.

Claims (1)

1. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en

   ce que le débit de gaz résiduaire est réglé de manière que le

   courant de gaz chauffé soit produit au débit voulu .

   3 - Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en

   ce que le débit du courant d'air combiné avec le courant de gaz résiduaire est ajusté de manière qu'il se forme un mélange de

   monoxyde de carbone et d'oxygène contenant de l'oxygène en excès.

   4 - Procédé suivant la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le fer en fusion formé dans le four est accumulé au

   fond de celui-ci et le courant de gaz chauffé est d'abord injecté

   dans la masse de fer en fusion accumulée au fond du four pour convertir celle-ci en acier en fusion. <EMI ID=23.1>

   précédentes, caractérisé en ce qu'un courant d'oxygène est introduit en outre dans le four à cuve. 6 - Appareil pour élaborer le fer en fusion à partir du minerai, caractérisé en ce qu'il comprend un four à cuve, un dispositif pour évacuer le laitier et le fer en fusion du four à cuve, un dispositif pour Introduire un courant de gaz chauffé

   dans le four, un dispositif pour soutirer le gaz résiduaire au sommet du four, le dispositif pour produire le courant de gaz chauffé comprenant une conduite communiquant avec la sortie dé gaz résiduaire,une première soufflante pour propulser le gaz résiduaire provenant de la conduite, une chambre de combustion raccordée

   pour recevoir le gaz résiduaire de la première soufflante, une seconde soufflante pour introduire de l'air sous pression dans

   la chambre de combustion et une conduite menant de la sortie de

   la chambre de combustion à l'entrée du four à cuve.

   7 - Procédé pour élaborer le fer en fusion à partir

   du minerai,en substance comme décrit ci-dessus avec référence

   au dessin annexé.

   8 - Appareil pour élaborer le fer en fusion à partir

   du minerai,en substance comme décrit ci-dessus avec référence

   au dessin annexé.