LU83670A1 - Procede de valorisation d'une scorie metallurgique - Google Patents

Description

t ♦ 2Λ5 00 c 2075/8010.

Revendication de la priorité de(s)Ja der..a correspondântë(s) déposée(s) en —____ le 0¾. AO. λ*>80_ / sous Ig n° ts’gS, 5kλ ./ </ / .

CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES -, CENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE,

Association sans but lucratif - Vereniging zonder winstoogmerk à BRUXELLES, (Belgique).

Procédé de valorisation d'une scorie métallurgique.

La présente invention se rapporte à un procédé pour la valorisation de scories métallurgiques, et spécialement de scories métallurgiques obtenues lors de l'affinage de fonte hématite ; par voie pneumatique dans un convertisseur.

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Les scories métallurgiques produites par l'affinage d'une fonte non phosphoreuse selon le procédé dans lequel on souffle de l'oxygène industriellement pur dans le convertisseur ne trouvent, actuellement, que des débouchés limités.

Ces débouchés sont·essentiellement, soit l'agriculture, où à cause de sa teneur importante en CaO, cette scorie est / utilisée en faible quantité pour amender la terre, soit l'intro/Y . duction dans la charge des hauts fourneaux, comme fondant et / 1/ / / ! 2.- porteur de fer, mais en quantité limitée, à cause de la présence d'impuretés gênantes (phosphore, alcalis) contenues dans ces scories. On utilise également des scories pour la construction des routes, mais des difficultés surviennent quand la· teneur en· chaux de ces scories est trop élevée (gonflement). Le surplus important de scorie non utilisée est en général mis en terril, solution qui présente entre autres inconvénients, celui de nécessiter des dé-• penses en pure perte, puisque le matériau est considéré comme irrécupérable.

Dans le but de valoriser ces scories, le demandeur a déjà préconisé d'ajouter à la scorie liquide des porteurs d'alumine et de silice (cendres volantes de centrales thermiques, par exemple, éventuellement du laitier de haut fourneau, de préférence liquide) . Ces additions ont pour effet de transformer la scorie liquide en liant métallurgique. On ajoute encore un réducteur suf- « fisamment énergique pour réduire la majeure partie du FeO et du MnO à l'état métallique.

La présente invention a également pour objet de valoriser les scories métallurgiques susmentionnées, mais dans un .autre but, à savoir de préparer au moyen de ces scories un produit désulfurant pouvant être utilisé avec intérêt dans le traitement de la fonte ou l'élaboration de l'acier.

Le procédé, objet de la présente invention, est essentiellement caractérisé en ce que de la scorie métallurgique produite lors d'une opération d'affinage pneumatique de fonte , dans un convertisseur est mélangée sous forme préféremment liquide avec de l'alumine non réfractaire, riche en oxyde de fer, pauvre en SiC^* le mélange ainsi réalisé est soumis à une opération de réduction sous arc électrique avec apport d'éléments porteurs de carbone, le mélange étant, après réduction, refroidi jusqu'à la température ambiante, par exemple à l'air, tandis que l'on peut recueillir par décantation les sous-produits / métalliques, par exemple sous forme de fonte ferro-manganitique// etc.... / J/

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Suivant l'invention, la scorie et l'alumine peu-% vent être mélangés avant d'être introduits dans le four à arc, introduit simultanément ou non dans lé four, avant ou après 1' allumage du four.

Par alumine riche en oxyde de fer, il faut compren- .1 dre gu'elle doit en contenir au moins 5 % et au plus 50 %; sa teneur en SiC^ par contre ne doit pas dépasser lo %.

Ainsi traité, le mélange présente un pouvoir dé- * -J .

^ sulfurant important. Il est généralement utilisé après broyage à dimensions appropriées.

Dans le cas où l'alumine et la scorie liquide à mélanger présentent des teneurs initiales en soufre telles que v le mélange contiendrait une quantité de soufre jugée excessive, par exemple plus de 50 ppm, le dit mélange est, conformément à l'invention, soumis à une opération de désulfuration.

Cette opération peut être avantageusement effectuée suivant l'une ou l'autre des méthodes suivantes : _a.. à la fin, ou juste après l'opération de réduction,par soufflage d'un gaz oxydant pouvant être de l'oxygène pur, gaz soufflé sur le mélange liquide scorie-alumine après extraction de.la fonte, l'oxygène s'associant préférentiellement avec le soufre présent dans le mélange, b. au cours du refroidissement qui suit l'opération de réduction, le mélange réduit et séparé de la fonte, est .dans un inter-„ valle de température compris entre 1000°C et 600°C soumis à l'action d'une atmosphère oxydante (par exemple de l'oxygène 1 pur), qui a pour but et pour effet d'oxyder le soufre existant et de l'éliminer pour sa majeure partie. Il est également possible, pour obtenir le même, résultat, au cours du refroidissement du mélange, de le faire passer au travers d'une atmosphère à base de gaz naturel, ou riche en hydrogène, lorsque sa température est comprise de préférence entre 1300°C et / 900°C. Dans ce dernier cas, il n'est pas indispensable que 1Ufr fonte soit préalablement séparée du mélange. Jjr * * r / 4.- II ne sort pas du domaine de l'invention de réaliser l'opération de désulfuration avant celle de réduction. Dans cette variante, on peut effectuer un grillage de la scorie et de l'alumine, par exemple à l'oxygène pur vers 600°- 800°C, ces deux constituants pouvant être séparés ou non, sous forme solide (de préférence broyée), mélangés ou non, ou sous forme de mélange ’ liquide, ou l'un liquide et l'autre solide.

L'opportunité de cette phase de désulfuration dé-, pend donc de la teneur en soufre présente dans le mélange après réduction. Cette teneur peut être soit mesurée directement, par exemple'sur un échantillon de ce mélange, soit .déterminée à partir de l'analyse de la scorie et de l'alumine constituant ce mélange et de leurs proportions respectives.

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La proportion de scorie et d'alumine à introduire dans le mélange varie en fonction de la composition propre de 1' un et de l'autre de ces deux constituants; une proportion de 1* ordre de 50 % - 50 % apparaît comme fréquemment utilisable. Les quantités réelles sont à déterminer dans chaque cas, notamment au moyen du diagramme ternaire ~ SiC^ - CaO.

L'opération de réduction sous arc électrique se fait avec apport d'éléments porteurs de carbone, par exemple du charbon et/ou des hydrocarbures liquides ou gazeux et/ou du gaz naturel, etc..., simultanément ou non. Il est toutefois très souhaitable que ces porteurs de carbone soient le plus pauvre possible en soufre. . .

Le fait de pousser la réduction jusqu'à l'obtention de températures de l’ordre de 1750°C, .favorables à la formation de carbure de calcium doit être regardé comme intéressari au point de vue des propriétés désul'furantesdu produit. Il n'esr par ailleurs par exclu d'introduire directement du carbure de calcium dans le mélange à réduire, de préférence au cours de Lr opération de réduction. /,

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« 5.-

Au cours de l'opération réductrice, on peut avec avantage, introduire un fondant basique, tel que du spath-fluor, accompagné de chaux en quantité toutefois limitée, ce qui permet d'accroître non seulement l'action désulfurante du mélange en cours de réduction, mais encore de diminuer sa teneur finale en Λ soufre. La teneur totale en chaux du mélange ne doit cependant- pas dépasser 70 %. Il n'est pas exclu du domaine de l'invention que cette chaux se trouve initialement contenue dans l'alumine.

Le procédé de l'invention, tel que décrit ci-j-dessus, peut être réalisé de façon continue ou discontinue selon les nécessités.

La présente invention a également pour objet“un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé ci-dessus/ t décrit.

Le dispositif, objet de la présente invention, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend : - un four à arc électrique, du type basculant, muni de son alimentation électrique, - des moyens pour introduire dans le four : - de la scorie métallurgique sous forme liquide ou solide, - de l’alumine non réfractaire, - des éléments porteurs de carbone, sous forme solide, liquide ou gazeuse, * - des fondants basiques accompagnés éventuellement de chaux, - des moyens pour refroidir à l'air le matériau ainsi préparé, de façon à former de préférence des granules de dimensions ap-i . ' propriées.

Ces derniers moyens peuvent être avantageusement : - soit un tunnel dans lequel le four électrique peut déverser le mélange réduit,·le dit tunnel étant, selon le cas, pourvu de / moyens pour y faire régner une atmosphère oxydante ou réducAjy trice, j¥ Ί- « 6.- - soit un tunnel, constituant en même temps un trommel.

Le four électrique, par ailleurs muni dans sa partie inférieure d'un trou de coulée pour l'évacuation de la fonte obtenue par réduction, peut être : - simplement basculant, avec un bée de vidange approprié, - rotatif et basculant, la vidange du four étant assurée par renversement du four .

Le présent procédé peut être applicable quel que soit le type de convertisseur utilisé pour la production de la scorie, c'est-à-dire aussi bien les convertisseurs à fond plein J que ceux à soufflage par le fond. AJ

Claims (21)

1. Procédé de valorisation d'une scorie métallurgique caractérisé en ce que de la scorie métallurgique produite lors d'une opération d'affinage pneumatique de fonte s* * dans un convertisseur est mélangée sous forme préférem- ment liquide avec de l’alumine non réfractaire, riche en oxyde de fer, pauvre en Si02, le mélange ainsi réalisé est soumis à une opération de réduction sous arc électrique avec apport d' éléments porteurs de carbone, le mélange étant, après réduction, refroidi jusqu'à la température ambiante, par exemple à l'air, tandis que l'on peut recueillir par décantation les sous-produits métalliques, par exemple sous forme de fonte ferro-manganitique, • ' . etc... ·

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la scorie et l'alumine sont mélangés avant d'être introduits dans le four à arc ou sont introduits simultanément ou non dans le four, avant ou après l'allumage du four.

3. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'alumine contient au moins 5 % et au plus 50 % d'oxyde de fer et en ce que sa teneur en Si02 ne dépasse pas 10 %.

4. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendi cations 1 à 3, caractérisé en ce que dans le cas où l'alumine et la scorie à mélanger présentent des teneurs initiales en soufre, telles que le mélange contiendrait une quantité de soufre jugée excessive (par exemple plus de 50 ppm) , ces deux constituants' sont, isolément ou en mélange, soumis à une opération de désul-/ furation. 8.-

5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que cette opération de désulfuration se passe au cours du refroidissement du mélange qui suit l'opération de réduction, le dit mélange réduit et séparé de la fonte étant, dans un intervalle de température, compris entre 1000°C et 600°C, soumis à " l'action d’une atmosphère oxydante.

6. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que cette opération de désulfuration se passe au cours_,du ‘ refroidissement du mélange qui suit l'opération de réduction, le mélange réduit étant, dans un intervalle de température compris de préférence entre 1300°C et 900°C soumis à l'action d'une atmosphère à hase de gaz naturel ou riche en hydrogène, la fonte pouvant avoir été préalablement séparée du mélange.

7. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'opération de désulfuration est effectuée par injection d'un gaz fortement oxydant, par exemple de l'oxygène pur, dans le mélange liquide scorie-alumine, à la fin de ou après l'opération de réduction, la fonte ayant été toutefois préalablement séparée du dit mélange.

8/ Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'opération de désulfuration précède celle de réduction et est effectuée par grillage des deux composants, que ceux-ci soient sous forme solide ou liquide, séparés ou en mélange. »

7.- REVENDICATIOKS

9. Procédé suivant l'une ou 1·'autre des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les deux constituants sont mélangés dans une proportion de l'ordre de 50 % - 50 %.

10. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'opération de réduction sous arc électrique se fait avec apport d'éléments porteurs de . carbone, par exemple du charbon et/ou. des hydrocarbures liquidées ou gazeux et/ou du gaz naturel etc..., simultanément ou non./U 9.- * % ,

11. Procédé suivant la revendication 10, caractérisé en ce que ces porteurs de carbone sont aussi pauvres que possible en soufre. .

12. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendica- * tions 10 et 11, caractérisé en ce qu'on ajoute du carbure de cal cium au mélange, de préférence au cours de son opération de réduction.

13. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendica- " tions 1 à 12, caractérisé en ce qu’au cours de l'opération de ré duction, on introduit un fondant basique, tel que du spath-fluor, accompagné de chaux en quantité toutefois ménagée. t

, « 14. Procédé suivant l’une ou l'autre des revendica tions 1 à 13, caractérisé en ce que la teneur totale en chaux du mélange ne dépasse pas 70 %. . ·

15. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'il est continu.

16. Dispositif pour la mise en oeuvre des procédés repris aux revendications.1 à 15, caractérisé en ce qu'il comporte : * 1. un four à arc électrique, du type basculant, muni de son ali mentation électrique, ; - des moyens pour introduire.dans le four : - de la scorie métallurgique sous forme liquide ou solide, - de l'alumine non réfractaire, - des éléments porteurs de carbone, sous forme solide, liquide ou gazeuse, - des fondants basiques accompagnés éventuellement de chaux, - des moyens pour refroidir à l'air le mélange scorie-alumine / réduit, de façon à former de préférence des granules de di/?/ mensions appropriées. /If ' « · ► 10.-

17. Dispositif suivant la revendication 16, caractérisé en ce que les moyens derniers nommés comportent un tunnel dans lequel le four électrique peut déverser le mélange réduit, le dit tunnel étant, selon le cas, pourvu'de moyens pour y faire régner une atmosphère oxydante ou réductrice.

18. Dispositif suivant la revendication 17, caractérisé en ce que le tunnel est également un trommel.

' " 19. Dispositif suivant l'une ou l'autre des reven dications 16 à 18, caractérisé en ce que le four électrique par ailleurs muni dans sa partie'inférieure, d'un trou de coulée'pour l'évacuation de la fonte obtenue par réduction, est simplement « i basculant, avec un bec de vidange approprié.

20. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 16 à 18, caractérisé en ce que le four électrique par ailleurs muni, dans sa partie inférieure, d'un trou de coulée pour l'évacuation de la fonte obtenue par réduction, est rotatif et basculant, la vidange du four étant assurée par renversement du four.

21. Procédés et dispositifs tels que décrits et * revendiqués ci-dessus. Dessins : ______planches ........pages dont______/ - page de garde ______fa. pages de description .. .¾ psc;s3 de revendications „...zi______abrégé descriptif . Luxembourg, le -2 OCL1881 Le matutataire : /A Charles München