Procédé pour élaborer un métal liquide à partir d'un oxyde
métallique.
La présente invention concerne un procédé pour élaborer un métal liquide à partir d'un oxyde métallique, spécialement le fer à partir d'un oxyde de fer, et vise à éviter ou atténuer les difficultés et inconvénients auxquels exposent les procédés envisagés antérieurement pour élaborer un métal,
<EMI ID=1.1>
Il est de manière générale connu de mettre un oxyde en contact avec un réducteur à une température appropriée et d'élaborer de la sorte le métal par réduction à partir de <EMI ID=2.1>
<EMI ID=3.1>
<EMI ID=4.1>
<EMI ID=5.1>
sous flux éiectroconducteur.
Les inconvénients du procédé au haut fourneau sont principalement qu'il nécessite une charge ayant subi un traite-
<EMI ID=6.1> .résistance mécanique du réducteur utilisé, à savoir le coke. En outre, un haut fourneau exige un appareillage complémentaire important, par exemple pour l'alimentation en vent chaud.
Les inconvénients du procédé à l'arc sous flux électroconducteur sont (1) qu'il nécessite une charge ayant subi un traitement préalable et (2) qu'il est difficile de traiter le gaz provenant du processus de réduction.
La présente invention a pour objet un procédé pour élaborer un métal liquide à partir d'un oxyde du métal, comprenant un stade de réduction préalable et un stade de réduction finale et de fusion, suivant lequel: a) on exécute la réduction préalable à l'état solide au moyen des gaz réducteurs produits au stade de réduction finale; b) on exécute la réduction finale et la fusion en insufflant les oxydes métalliques réduits au préalable en même temps qu'un combustible dans une zone de réaction ménagée à l'intérieur d'une colonne de combustible solide en morceaux, la colonne étant constituée dans un four à cuve rempli de ce combustible solide; c) on produit l'énergie thermique nécessaire dans cette plasma, et d) on conduit le stade de réduction finale et de fusion sous une pression suffisante pour surmonter la perte de charge <EMI ID=7.1>
<EMI ID=8.1>
<EMI ID=9.1>
<EMI ID=10.1>
L'oxyde réduit au préalable est insufflé contra la colonne d'agent réducteur $ un niveau tel que sensiblement
toute la matière solide injectée soit retenue (par exemple, par
<EMI ID=11.1>
<EMI ID=12.1>
fusion et,éventuellement,à la formation d'un alliage du métal ¯ élaboré.,
<EMI ID=13.1>
d'un gaz réducteur dans le four pendant le stade de réduction finale. Ce gaz consiste.principalement en un mélange.. de .
<EMI ID=14.1>
<EMI ID=15.1>
pérature est constante dans la partie inférieure du four au niveau de l'injection, lorsque le degré de réduction préalable
<EMI ID=16.1>
matiquement, ce qui provoque une augmentation du degré de réduc-
<EMI ID=17.1>
lorsque le degré de réduction préalable s'accroît, la quantité dé gaz formée dans le four diminue automatiquement, ce qui entraine une diminution du degré de réduction préalable, à nouveau à température constante au niveau de l'injection.
L'oxyde réduit au préalable est insufflé dans la par- <EMI ID=18.1> tuyères au moyen d'un gaz porteur qui peut consister en gaz recyclé provenant du sommet du four. Si la chose est désirée, des formateurs de laitier peuvent être injectés avec l'oxyde. Comme le gaz réducteur prélevé au réacteur a une température relativement élevée, sa température peut être abaissée par injection d'eau dans le four de réduction finale et de fusion à un niveau surmontant la zone de réaction. La réduction préalable peut évidemment être exécutée en un ou plusieurs stades suivant des procédés connus, par exemple en lit fluidisé.
L'énergie thermique nécessaire pour l'exécution de la réduction finale et de la fusion est engendrée dans un appareil de chauffage à arc au plasma. Le réducteur solide remplit deux fonctions: celle de réducteur pour la réduction réelle et celle d'agent protecteur pour les parois réfractaires du four à cuve, ce qui abaisse la sollicitation par la chaleur et les oxydes métalliques de la zone de réaction.
L'invention est décrite plus en détail ci-après avec référence au dessin annexé ,qui est une vue schématique d'une installation pour l'exécution du procédé conforme à l'invention.
Le dessin annexé illustre le stade de réduction finale exécuté dans un réacteur 1 ressemblant à un four à cuve qui est alimenté par le sommet en 2 en un réducteur solide, en l'occurrence du carbone, par exemple du coke 3, par l'intermédiaire d'un dispositif de chargement 4 étanche au gaz. L'oxyde réduit au préalable est insufflé dans la partie basse du réacteur,
par les tuyères 5 au sortir de la conduite 6. Simultanément, du combustible est insufflé par la conduite 7, de préférence
à l'intervention des tuyères 5. La réduction finale et la fusion ont lieu simultanément et le métal en fusion, en l'occurrence du fer, s'écoule au fond du four en subissant une carburation simultanée. Le métal chaud élaboré et le laitier peu-
<EMI ID=19.1>
mittente par des trous de coulée 9 et 10, respectivement.
La température dans le réacteur est imposée à l'aide d'un appareil de chauffage à arc au plasma.
Le réacteur et le lit de coke sont dimensionnés de façon que:
a) l'oxyde réduit au préalable injecté est retenu dans la partie inférieure chaude de la colonne de coke 3; b) le gaz réducteur sortant par la conduite 12 consiste en un mélange de monoxyde de carbone et d'hydrogène à forte concentration.
Le rapport CO:H2 est imposé par l'addition de combustible dans la partie inférieure du réacteur.
La température du gaz de réduction chaud 12 quittant le réacteur est imposée principalement par injection d'eau dans la partie supérieure de la cuve. La réduction préalable
peut être effectuée en un ou plusieurs stades, suivant des techniques connues, par exemple dans un lit fluidisé 14.
Un degré approprié de réduction préalable de l'oxyde est de 50 à 75%.
Le gaz sortant par la conduite 15, après le stade de réduction préalable, contient encore une quantité relativement importante de gaz combustibles et peut donc être utilisé pour le préchauffage et le séchage de l'oxyde d'alimentation.
L'oxyde entrant dans le réacteur, en l'occurrence l'oxyde de fer, est de préférence finement grenu et peut se présenter sous forme d'un concentré de minerai ou d'un mélange de concentrés.
Comme gaz porteur pour insuffler l'oxyde préalablement réduit, on peut utiliser avec avantage une petite quantité du gaz réducteur provenant du réacteur par la conduite 16, qui
a été purifié dans un épurateur ou filtre approprié 17 'et qui est ensuite propulsé par le compresseur 18.
Un certain nombre d'expériences ont été exécutées
<EMI ID=20.1> variantes d'application du procédé de l'invention ont été
c
essayées et ont donné les valeurs de consommation ci-après lorsque la réduction préalable est de 60%.
<EMI ID=21.1>
Les expériences et épreuves ci-dessus ont été exécutées dans une installation expérimentale réalisée sensiblement comme illustré au dessin.
Il est donc apparent que l'application de l'invention offre différents avantages sensibles, notamment que les oxydes sont injectés dans le volume creux ménagé dans le combustible solide en morceaux dans la partie inférieure la plus chaude du four où ils séjournent et sont réduits en métal sur la colonne centrale de réducteur solide, par exemple de coke.
<EMI ID=22.1>
1.- Procédé pour élaborer un métal liquide à partir d'un oxyde de métal comprenant un stade de réduction préalable et un stade de réduction finale et de fusion, caractérisé en ce que:
a) on exécute la réduction préalable à l'état solide au moyen des gaz réducteurs produits au stade de réduction finale:
b) on exécute la réduction finale et la fusion en insufflant les oxydes métalliques réduits au préalable en même temps qu'un combustible dans une zone de réaction ménagée à l'intérieur d'une colonne de combustible solide en morceaux, la colonne étant constituée dans un four à cuve rempli de ce combustible solide; c) on produit l'énergie thermique nécessaire dans cette <EMI ID=23.1>
plasma, et d) on conduit le stade de réduction finale et de fusion sous une pression suffisante pour surmonter la perte de charge au stade de réduction préalable.