Procédé pour l'extraction directe du fer de ses rainerais et installation pour la taise en eeuvre de ce procédé. Les procédés connus mur l'extraction di recte (lu fer ire ses minerais appartiennent à - deux classes distinctes:
I Dans l'une de ces classes, la réduction du minerai est obtenue par du charbon en excès brûlant sous l'action il'un courant clair injecté par une tuyère; la tenipérafure < 11l four étant insuffisante pour faire fondre le fer, celui-ci se rassemble sous forme dP "loupe". Le fer ainsi obtenu contient des s(@o- ries qui diminuent la qualité du métal.
Si tsar un dispositif spécial, on élevait la lenl- lérature du four jusqu'à obtenir la fusion du fer, celui-ci serait carburé par l'excès du charbon et donnerait (le la fonte. Les fours réalisant ce procédé lie peuvent donc donner que du fer sous forme, d'une ..loupe" (four catalan, fours à loupes (le tous systèmes).
(;e procédé a, en outre, l'inconvé nielit de cou- roninler beaucoup de minerai et de charbon, car, sous l'action de l'air injecté, une fraction clin fer produit brûle e11 même teililis que le charbon.
Il se produit, dans ces conditions, un équilibre entre le charbon, le fer. l'oxy-
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gène <SEP> lle <SEP> l'air <SEP> et <SEP> la <SEP> scorie <SEP> sous <SEP> l'effet <SEP> duquel
<tb> cette <SEP> (Iernière <SEP> acquiert <SEP> une <SEP> grande <SEP> richesse
<tb> en <SEP> oxyde <SEP> (le <SEP> fer, <SEP> d'où <SEP> il <SEP> résull.e <SEP> Lille <SEP> perte <SEP> im portante <SEP> de <SEP> minerai.
<tb>
?" <SEP> Dans <SEP> l'autre <SEP> classe. <SEP> 1, <SEP> niinurai <SEP> est <SEP> ré duit <SEP> à <SEP> basse <SEP> fenqnrature <SEP> soit <SEP> par <SEP> le <SEP> char bon <SEP> dans <SEP> ires <SEP> cornues <SEP> chauffées <SEP> extrérieure inelit, <SEP> soit <SEP> par <SEP> rte <SEP> l'oxyde <SEP> de <SEP> carbone
<tb> dans <SEP> la <SEP> masse <SEP> d'oxyde <SEP> rte <SEP> fer <SEP> chauffée
<tb> c <SEP> xléricuremunt.
<tb>
Dans <SEP> les <SEP> d.euz <SEP> cas, <SEP> on <SEP> obtic-ilt <SEP> des <SEP> épon ges <SEP> de <SEP> fer <SEP> métallique. <SEP> Le <SEP> fer <SEP> ainsi <SEP> obtenu
<tb> n'est <SEP> pas <SEP> utilisable <SEP> sous <SEP> cets <SEP> forme. <SEP> 11 <SEP> faut
<tb> le <SEP> faire <SEP> fondre <SEP> faut <SEP> pour <SEP> lui <SEP> donner <SEP> la <SEP> cohé sïmi <SEP> nécessaire, <SEP> que- <SEP> pour <SEP> le <SEP> séparer <SEP> de <SEP> la
<tb> sC1)ric <SEP> si <SEP> on <SEP> 11'a. <SEP> pas <SEP> employé <SEP> <B>1111</B> <SEP> minerai <SEP> <B>ab-</B>
<tb> <B>su</B>lunient <SEP> pur.
<tb>
Cette <SEP> fusion <SEP> des <SEP> éponges <SEP> constitue <SEP> un. <SEP> des
<tb> graves <SEP> inconAnients <SEP> (le <SEP> ce <SEP> procédé, <SEP> car,
<tb> sous <SEP> cette <SEP> forure <SEP> très <SEP> divisée <SEP> mi <SEP> poreuse,
<tb> une <SEP> forte <SEP> proportion <SEP> de <SEP> fer <SEP> brille <SEP> dans <SEP> le
<tb> four <SEP> qui <SEP> doit <SEP> fagglon <SEP> aérer <SEP> en <SEP> se <SEP> retransfor rnant <SEP> un <SEP> oxyde <SEP> (le <SEP> fer: <SEP> le <SEP> procc@rlf> <SEP> est <SEP> très dispendieux et aujourd'hui est complètement abandonné.
La présente invention comprend un pro cédé qui permet d'obtenir plus économique- ment du fer fondu sans, risque de carbura- lion ni de réoxydation de ce dernier, et une installation pour la mise en rouvre de ce procédé.
Ce procédé: comprend deux opératio;rs: a) La réduction du minerai (le fer par le charbon en vue de transformer ce mine rai à l'état d'éponge de fer.
b) La fusion de ces éponges de fer .au moyen d'une flamme très chaude obtenue par la combustion, clans de l'air préalable ment chauffé, de combustible finement pi-il- vérisé, l'air et le combustible étant dosés de telle- manière due cette combustion ne fo,ir- nisse pratiquement pas d'acide carbonique.
La réduction peut, être opérée par le char- bon à la manière ordinaire, dans des cor nues, ou de préférence sur la sole d'un four à. réverbère où sera produite la fusion (les éponges de fer, de telle façon que la chaleur nécessaire à ces deux opérations, réduction et fusion, soit fournie par une flamme ne contenant pratiquement pas d'acide carboni que, et que ces deux opérations s'accomplis- sent successivement. clans le même four.
De cette manière, l'acide carbonique qui se pro duit au début de la combustion, est pratique ment réduit. par le combustible pulvérisé en on-cle de carbone, de telle sorte qu'il ne petit se produire aucune réoxydation du fer, tant au cours de la réduction du minerai que pendant la fusion du fer produit.
La flamme destinée au chauffage du four peut,, par exemple, être obtenue par la com bustion, clans (le l'air préalablement chauffé, de charbon très .divisé, à l'état de farine, ce charbon étant projet(> clans le four par de l'air chaud et. étant dosé de manière que sa combustion ne donne pratiquement pas cl'a- eide carbonique.
On peut, également employer un combus tible liquide pulvérisé; dans ce cas les pro portions. de ce dernier et de l'air surchauffé sont déterminc'es de telle manière que la combustion ne fournisse pratiqueraient due de l'oxyde de carbone et de l'lryclrogèiie.
L'installation pour la mise en aeuvre (lu procédé décrit ci-dessus, est caractérisée par au moins un four- à réverbère comportant au moins une tuyère d'alimentation d'air et de couibustible pulvérisé et un conduit. d'éva- cua.tion des gaz de la. combustion, et par un dispositif pour récupérer de la. chaleur de ces derniers.
Le dessin ci-joint montre, à titre d'exem- ple, plusieurs. formes d'exécution de cette installation.
11a, fi-. 1 représente en coupe verticale une de ces formes; Les fin-. ?, 3 et. i montrent respectivement d'autres formes.
L'installation représentée à la fig. 1 coni- porte une chambre en m.aconnerie n, dans lacpielle sont logées des carn.ues verticales b contenant du minerai de fer à traiter mé langé à. la quantité de charbon juste suffi sante pour la. réduction (le ce minerai.
Cette chambre en maçonnerie a est disposée au clessus d'un four à. réverbère c présentant en regard. de chaque cornue h une ouverture fermée par une frappe ou autre obturateur il, laquelle, lorsqu'elle est ouverte, permet de faire tomber sur la sole (lu four c le fer, à l'état, (l'éponges, contenu clans la cornue.
Dans le four à réverbère c débouche à une extrémité une tuyère e. par laquelle sont injectés clans ce four l'air et le charbon sou: forme cle farine. L'air est préalablement. chauffé clans un appareil quelconque (non représenté), par exemple du type Wittwell, Coopcr ou autre; le charbon est apporté ré gulièrement par une vis à vitesse réglable de façon que l'apport de charbon puisse ètre dosé dans la proportion voulue pour obtenir de l'oxyde de carbone.
A l'autre extrémité du four à réverbère r est disposée une chambre à poussières f clans laquelle se recueillent, les particules solides entrainées et les cendres données par le com- bustible. De c-ettc, chambre f partent dtuix conduits f, et<I>h.</I> Le conduit ff débouche à l'intérieur (le la chambre en maçonnerie (r et amine clan.
cette dernière une friction réglable de l'oxyde de carbmw Itrocluit (tans le four â réverbère c par la combustion (Iii charbon qui y est injecté;
;tans la chambre a débouche également, à proximité clic cou- duit g,
un htyau l par lequel arrive de l'air clans la proportion voulue pour la combus- lion de l'oxyde de carbone amené par le conduit q Les produits de la combustion cheminent entre les corrates (> en leur aban.- donnant leur chaleur et s'écbapl unt par la cheminée j.
Le gaz qui s'échappe par le vonchdt /1 est conduit à des appareils de r < cultémfion, non représentés sur le dessin, desfiné s art chauf- fage de l'air injecté par la tuyère r. Des ori fices 7c sont mémés à la base des cornues G pour permettre à l'oxyde (le carbone pro duit.
pendant la réduction dit minerai<B>du</B> s'échapper dans la chambre n.
L'appareil fonctionne (le la faon sui vante: Les cornues h sont chargées de initierai lli ou (le minerai concassé. auquel est mé-- langée la proportnn de combustible néces saire pour effectuer la réduction du minerai.
par exemple environ 320 kg par tonne de fer à obtenir si le minerai cet du sesdui- oxyde (le fer Fé' O', et les fondants néces saires.
La sole du four c est chargée (.le bois qu'on enflamme.
(1 ¯n injecte alors liai la tuyère c# l'air et le charbon fin: celui-ci s'allume r < chidetnetd: lorsque le four est chaud, on règle la pro portion d'air et le charbon injecté de faon à produire (le l'oxyde (le carbone. On allume ensuite le gaz amené par les conduits fl <I>et. h</I> dans la chambre a des cmnuPS d et clans les appareils surchauffeurs d'air.
Lorsque la réduction du minerai est- les minée dans les cornues 4, cm ouvre les trap pes<B>ri</B> et les éponges de fer, produites dans ces cornues, tonibenf sur la sole (lu four à réverbère a où elles sont soumises à la cha leur élevée de ce four.
Ces éponges de fer fondent sans aucune oxydation possible puisque la flamme n'exerce aucune action
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sur <SEP> le <SEP> fer. <SEP> Le <SEP> laitier <SEP> se <SEP> sépare <SEP> ainsi <SEP> par <SEP> fu-.
<tb> sied <SEP> et, <SEP> plus <SEP> léger, <SEP> il <SEP> re4e <SEP> au-dessus <SEP> <B>(lui</B> <SEP> mé tal <SEP> fonda. <SEP> Les <SEP> cornues <SEP> 1b <SEP> sont <SEP> rc-chargées
<tb> aussilôt <SEP> leur <SEP> vidange <SEP> pour- <SEP> fournir <SEP> cl: <SEP> noit velIt <SEP> s <SEP> quantités <SEP> d'éponges <SEP> de <SEP> fur.
<tb>
L'oxyde <SEP> (le <SEP> carbone <SEP> produit <SEP> clans <SEP> les <SEP> cor nues <SEP> L <SEP> par <SEP> la <SEP> réduction <SEP> du <SEP> minerai <SEP> s'échapp
<tb> par <SEP> des <SEP> erinces <SEP> h <SEP> ménagés, <SEP> à <SEP> la <SEP> base <SEP> de- <SEP> ces
<tb> dernières <SEP> à <SEP> l'inférieur <SEP> de <SEP> la <SEP> chambre <SEP> a, <SEP> où <SEP> il
<tb> brûle <SEP> <I>un</I> <SEP> donnant <SEP> une <SEP> fraction <SEP> du <SEP> calorique
<tb> nécessaire <SEP> à <SEP> la <SEP> réduetion.
<tb>
Dans <SEP> ce <SEP> type <SEP> d'installation, <SEP> les <SEP> cornues
<tb> ait <SEP> lien <SEP> d'ètre <SEP> verticales <SEP> lomnie <SEP> représenté)
<tb> hourraiunt <SEP> également <SEP> être <SEP> obliques <SEP> ou <SEP> bo rizontales.
<tb>
htanl <SEP> donnée <SEP> la <SEP> possibilité <SEP> de <SEP> fondre <SEP> une
<tb> grande <SEP> quantité <SEP> de <SEP> métal <SEP> dans <SEP> le <SEP> four <SEP> à
<tb> réverbère. <SEP> il <SEP> faut. <SEP> pour <SEP> l'alimenter, <SEP> un <SEP> grand
<tb> nombre <SEP> cle <SEP> V#OrnUeB <SEP> ctüi <SEP> ne <SEP> peuvent <SEP> laas <SEP> être
<tb> placées <SEP> toujours <SEP> sur <SEP> la <SEP> surface <SEP> restreinte <SEP> du
<tb> forte <SEP> à <SEP> rl#verlrc#re:
<SEP> clans <SEP> ce <SEP> cas, <SEP> on <SEP> petit <SEP> pré voir <SEP> un <SEP> four <SEP> à <SEP> Porrates <SEP> a <SEP> complètement <SEP> in dépenckurt <SEP> (lu <SEP> four <SEP> à <SEP> réverbère <SEP> r <SEP> avec <SEP> cor nues <SEP> h <SEP> débouillant <SEP> soit <SEP> dans <SEP> une <SEP> capacité <SEP> où
<tb> les <SEP> ilmnges <SEP> de <SEP> fer <SEP> déversées <SEP> se <SEP> refroidissent
<tb> avant <SEP> d'étre <SEP> admises <SEP> au <SEP> four <SEP> à <SEP> réverbère, <SEP> soit
<tb> dans <SEP> (les <SEP> goulottes. <SEP> qui <SEP> conduisent <SEP> directe ment <SEP> les <SEP> éponges <SEP> (le <SEP> fer <SEP> chaudes <SEP> dans <SEP> le <SEP> four
<tb> à <SEP> réverbère.
<tb>
1.a <SEP> fig. <SEP> <SEP> représente <SEP> un <SEP> four <SEP> clans <SEP> lequel
<tb> lit <SEP> réduction <SEP> et <SEP> la <SEP> fusion <SEP> sont <SEP> produites <SEP> sur
<tb> la <SEP> nième <SEP> sole.
<tb>
CO <SEP> appareil <SEP> comporte <SEP> un <SEP> four <SEP> à <SEP> réver l-i#re <SEP> r' <SEP> relié <SEP> à <SEP> l'avant <SEP> et <SEP> à <SEP> l'arrière. <SEP> au <SEP> moyen
<tb> de <SEP> caruuaux <SEP> <I>l <SEP> i"</I> <SEP> liai <SEP> ANS <SEP> confie <SEP> le <SEP> ray'on nmrc#id <SEP> à <SEP> des <SEP> chambres <SEP> de <SEP> récupération <SEP> de
<tb> chaleur <SEP> u <SEP> o <SEP> partiellement. <SEP> remplies <SEP> de <SEP> brï ques <SEP> réfractaires.
<tb>
Du-. <SEP> tuyère; <SEP> d'alirilelitation <SEP> r <SEP> e' <SEP> débou rllcitl <SEP> ait <SEP> (feux <SEP> extrémités <SEP> du <SEP> four <SEP> et <SEP> injec tPill <SEP> alternativeniunt <SEP> dans <SEP> (dernier <SEP> dit
<tb> clmrbc#n, <SEP> dicbibué <SEP> par <SEP> une <SEP> vis <SEP> t <SEP> Messa <SEP> ré glable <SEP> ct <SEP> eidrainé <SEP> par <SEP> mi <SEP> léger <SEP> courant <SEP> d'air,
<tb> chaud <SEP> <I>de</I> <SEP> lwéférunce.
<tb>
Les <SEP> gaz <SEP> de <SEP> combustion <SEP> (lu <SEP> four <SEP> c' <SEP> sont
<tb> eliininis <SEP> à <SEP> leur <SEP> sortie <SEP> (les. <SEP> chambres <SEP> de <SEP> récu pération <SEP> de <SEP> chaleur <SEP> <I>ii</I> <SEP> o <SEP> par <SEP> les <SEP> P <SEP> oticluits <SEP> <B>1)</B> <SEP> <I>q,</I>
<tb> 1c>1ltiuls <SEP> alloutissunt <SEP> à <SEP> un <SEP> conduit <SEP> commun <SEP> r et sont alternativement ouverts et fermés au moyen des registres p' d'.
Dans ces conduits h q débouchent, à proximité des chambres de r@ @upératiori, (les conduits d'amenée d'air s t reliés â. des ven- tilateurs, et alternativement ouverts et fer més au moyen de registres s' d'.
<B>lie</B> fonctionnement de cet. appareil est. le suivant:: Les registres pl et t' étant fermés et les registres s1 et q' étant ouverts, l'air amené pa.r le conduit s traverse la chambre de ré cupération n et se rend au four el. On al lume sur la sole de ce dernier un feu (le bois, puis le charbon fin est injecté par la tuyère e clans la proportion voulue pour produire de l'oxyde (le carbone;
ce dernier s'enflamme rapidement. et la température du four s'élève. Les gaz de combustion traver sent la chambre (le récupération o à laquelle ils abandonnent leur chaleur, et sont élimi nés par le conduit q et le conduit r.
Au bout d'une licure environ, lorsque les briques de la chambre o commencent à rou- --ir, on renverse le courant des gaz en fer mant les registres s' q' et cii ouvrant les re gistres il h'. Le charbon fin est. alors injecté par la tuyère c#'. La combustion de ce char bon clans le four cl devient plus vite puis qu'elle se fait.
avec (le l'air cb.aud. La chambre de récupération n. s'échauffe alors. pendant que la chambre o se refroidit.
On renverse ainsi alternativement au bout d'un certain temps, le sens du courant gazeux, de façon à réduire, comme ou le dé sire, les variations de température de l'air d'alimentation.
Lorsque le four r1 est porté à la tempéra- ture voulue, on introduit sur la sole de ce foui, soit. par la porte, soit par les trous (le chargement u, le minerai (le fer grossière ment concassé ou fin mélangé (les foriclani,; nécessaires et (le la proportion (le charbon ,juste suffisante pour réduire l'oxyde (le fer en .fer métallique.
Sous l'action de la chaleur, l'oxyde (le fer est. réduit par le charbon en donnant du fer et de l'oxyde de carbone, sans qu'aucune réaction inverse ne puisse se produire puis que la flamme ne contenant. pratiquement que de l'oxyde de carbone et. de l'azote, n'a pas d'action sur le fer produit.
Sous l'action de la température élevée du four, le laitier se forme et fond, puis le fer entre en fusion à son tour.
Les gaz produits par le four se compo:sairt d'oxyde de carbone et d'azote et ont une grande valeur comme combustible.
Comme précédemment, le four sera acide ou basique, suivant la dualité du minerai à traiter.
L'oxyde de carbone sortant par le (,on- (luit r peut être employé pour chauffer un four à cornues analogues au four n repré- s,enté fig. 1; les éponges de fer obtenues (fans ce four à cornues peuvent, dans: ce cas, être simplement fondues dans le four à réver bère c' représenté fig. 2.
De ce fait la consom mation de charbon clans le four cl est con sidérablement diminuée puisque la réduc tion du minerai a été opérée préalablement clans le four à cornues au moyen de l'oxyde de carbone provenant (le ce four cl.
Le présent procédé petit également ëtre réalisé au moyen d'un appareil comprenant, comme. le montre la fig. 3, deux fours c cl juxtaposés,
communiquant entre eux à l'une (le leurs extrémités par une ouverture iv et munis chacun à leur autre extrémité d'une tuyère e e' par laquelle peuvent être inje.etc-- le charbon fin et l'air, et d'un conduit h. h.r pour la sortie des gaz de combustion,
(les registres x x' permettent cl'ouvrii- et (le fer mer alternativement les conduits de sortie lr, h' et, de renverser ainsi le sens de la mai,- clie c.les gaz, en alternant l'arrivée de char bon fin, de façon à obtenir une circulation méthodique des gaz.
Les gaz qui s'échappent alternativement par les conduits <I>h</I> h' sont dirigés clans des récupérateurs de chaleur, non représentés sur le dessin, destinés au cliauffa1--e de l'air produisant la, combustion.
La fige 4 montre un autre mode de réali sation comprenant quatre fours c ci c= c' com muniquant successivement entre eux par clés ouvertures w <I>w'</I> w1 w' et munis chacun d'une tuyère e e' e' e3 et d'un conduit d'éva cuation clés gaz (le combustion<I>h h'</I> h= h:@:
par la manoeuvre clé registres convenable- nient disposés x <I>x'</I> x- x;\ et y<I>y' y=</I> y3 on pourra faire passer les gaz méthodiquement d'un four à l'autre, en faisant arriver le char bon fin successivement par les tuyères e e\ e- ëI et en chargeant le minerai mélangé (le charbon sur la sole dont on vient d'extraire le métal fondu.
Les gaz qui s'échappent successivement par les conduits d'évacuation <I>h</I> h.' h\ fil sont dirigés clans des récupérateurs de chaleur, non représentés sur le dessin, destinés au cliarrffage de l'air produisant la combustion.
On pourrait également préparer les épon ges (le fer dans un four rotatif, chauffé avec l'oxyde (le carbone provenant du four de fusion, et amener ces éponges clé fer dans ce dernier à l'abri de l'air. Le foyer du four de fusion serait alimenté avec du char-- bon fin et (le l'air chaud dans la proportion voulue pour n'obtenir pratiquement que de l'oxyde de carbone comme il a été dit précé- clemment.
Selon la qualité du minerai traité, on emploiera soit la fusion acide, soit, la fusion basique, et le matériel du four sera appro prié à cette condition chimique.
Comme coinbustble, on pourra employer tous produits carbonés; houille, pétrole brut etc.