LU87319A1 - Procede de reduction des minerais au four a cuve - Google Patents
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Description
* ' -7 7 i Ù GRAND-DUCHÉ DE LUXEMBOURG BL 4147 ......./.________.0.____________i ij _ ·Λ, , ,,. ..
Monsieur le Ministre du .......19 Août........1988........................... de l’Économie et des Classes Moyennes _ Service de la Propriété Intellectuelle
Tllredellvrf................................ I Sg) LUXEMBOURG «
Demande de Brevet d’invention ..................-................................................................................................................................................................................... (1) I. Requête
Centre de Recherches Métallurgiques-Centrum voor Research in de ( ^ f^taÏÏtjrgïe 7 A ssocîatî'oïTsans ΒΰΓίΰ^^^.......
47, rue Montoyer B-ÏÔ40- BRUXELLES
......Représentée-par~:....E....X.. ER.E..YL.1..N.GER,&,..E—ME^ÜERS^-Jpg..^________ ( 3) ________________________________________________________________________46.,.....ru.e....diiXj.mfi.tLèn.e..,L.U.XEMBOURG Mandataires_______________________ dépose(nt) ce .. _____FAI*. 0.9uf Août mil .neuf_cgnt_9.M^.re vingt huit_______________________________________________________________________________ '( 4) à........15,.0.0._______heures, au Ministère de l’Économie et des Classes Moyennes, à Luxembourg: 1. la présente requête pour l’obtention d’un brevet d’invention concernant: .........................................................·;·------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ (5) "Procédé de réduction des minerais au four à cuve" 2. la description en langue .......................française..................................................de l’invention en trois exemplaires; 3. 1 ...............................planches de dessin, en trois exemplaires; 4. la quittance des taxes versées au Bureau de l'Enregistrement à Luxembourg, le 1 ?, A°ût .1.988................................
5. la délégation de pouvoir, datée de.................Bruxel les ........................................ le _____________9 . Août 1988..................................; 6. le document d’ayant cause (autorisation): déclare(nt) en assumant la responsabilité de cette déclaration, que l’(es) inventeur(s) est (sont) : ( 6) POOS Arthur 15, rue de Grady B-4920 CHAUDFONTA1 NE-Ëmbourg Belgique PONGHIS Nikolas 35, Murmure des Grands Arbres B-4121 NËUVILLË-ËN- .....................................................................................................................................................................................................................................................CONDROZ BeIgique ......................
revendique(nt) pour la susdite demande de brevet la priorité d’une (des) demande(s) de ( 7) --------------------brevet, d'inventi on------------------------------------------------------déposée(s) en (8)_____________Belgique................................................................................................
le (9).......................2X....Â.OÛL..1987._______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________ sous le N° (10) _.............Q8.ZQQ.92.8.................................................................................................
au nom de (11) Centre,.de,Recherches Métal lurdiques...................................................................................................
élit(élisent) domicile pour lui (elle) et, si désigné, pour son mandataire, à Luxembourg........................................................................................
__________________________________________________________________________________________________46, rue du Cimetière_____________________________ _________________________ __________ (12) sollicite(nt) la délivrance d’un brevet d’invention pour l’objet décrit et représenté dans les annexes susmentionnées, avec ajournement de cette délivrance à ........................................................................................ /_______________________ mois. (13)
Le déposant / mandataire^-Jc.................. (14) ..........................................................................................................................................
' IL Procès-verbal de Dépôt
La susdite demande de brevet d’inventinn a été déposée au Ministère de l’Économie et des Classes Moyennes, Service de la Propriété Intepd^elfc£îJ]W,ourg, en date du: 1 9 Août 1988 (i ''· *1 Pr* le Ministre de l’Éconc^ Rendes Classes Moyennes, à ,1.5.,,00.............heures 1 j / \fj  d/ \A ψί Le chef du service^ieh propriété intellectuelle, AÖ8007 f 1 'kV i EXPLICATIONS RELATIVES AU FORMULAIRE DE DÉPÔT ^-1--- „ ÄSÄÄÄiÄ prinapai, à la demande de brevet principal No............du.......(2) inscnre 1« nom. prénom, profession.
Cft Λ ** <*il"om'nMion sociale, forme juridique, adresse du siège social, lorsque le demandeur est une personne morale - ( 3) inscrire ( Ίλ Ù Si™ -,é industrielle, muni d'un pouvoir spécial, s'il y a lieu: "représente par............agissant en qualité de mandataire" '-'Ai I D , '"ri”1™. ,.i®.lnsçrire les noms, prénoms, adresses des inventeurs ou l'indication "(voir) désignation séparée (suivra)", lorsque la dési- - À ί 1 BL 4147
Revendication de la priorité de la demande de brevet déposée en Belgique le 21 Août 1987 No 08700928 Mémoire descriptif déposé à l'appui d'une demande de brevet d'invention pour : "Procédé de réduction des minerais au four à cuve"
CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES
Centrum Voor Research in de Metallurgie Association sans but lucratif Vereniging zonder winstoogmerk 47, rue Montoyer B-1040- BRUXELLES
•iV r* j C 2452E/8808.
PROCEDE DE REDUCTION DES MINERAIS AU FOUR A CUVE
La présente invention concerne un procédé de réduction de minerais dans un four à cuve. La description qui va suivre vise plus particulièrement la conduite d'un haut fourneau de fabrication de fonte par réduction de minerais de fer, mais ce n'est là qu'une simple illustration des applications de l'invention.
On sait que, dans un haut fourneau, la charge se compose traditionnellement de couches alternées de minerai de fer et de coke chargés successivement par le gueulard. Un courant d'air chaud injecté par les tuyères à vent, situées un peu au-dessus de la base du haut fourneau, assure la combustion du coke.
Cette combustion du coke fournit, d'une part, le gaz réducteur requis pour assurer la réduction des oxydes de fer et, d'autre part, une quantité de chaleur suffisante pour couvrir les besoins thermiques des réactions chimiques et pour assurer la fusion du métal et de la gangue. Outre ce double rôle de source de chaleur et d'agent réducteur, le coke remplit encore une troisième fonction, d'ordre mécanique, qui est de constituer une grille de support assurant le mouvement à contre-courant des gaz et des matières fondues.
Depuis de nombreuses années déjà, on cherche à réduire la mise au mille de coke au haut fourneau, c'est-à-dire la quantité de coke nécessaire à la production d'une tonne de fonte.
) 2
Une telle diminution de la consommation de coke est généralement obtenue par l'injection de combustibles auxiliaires au niveau des tuyères à vent, combinée le plus souvent à une augmentation de la température et/ou à une suroxygénation du vent.
Certaines techniques particulières, par exemple l'utilisation de torches plasma, permettent d'atteindre des réductions de la mise au mille de coke dépassant de loin celles qu'on peut obtenir par une injection classique de combustibles auxiliaires au niveau des tuyères à vent.
On connaît également, notamment par le brevet LU-A-62.882, des procédés de réduction de minerais de fer dans un four à cuve, dans lesquels on injecte des agents réducteurs (combustibles auxiliaires) au niveau des tuyères principales correspondant à la partie supérieure du creuset du haut fourneau, où sont situées les tuyères à vent, et du gaz réducteur chaud au niveau de la zone de réserve dudit four à cuve.
Par l'expression "zone de réserve", bien connue des praticiens, il faut entendre la région de la cuve du haut fourneau dans laquelle la charge se trouve à une température d'environ 1000°C. Dans cette zone de réserve, la charge est donc encore à l'état solide.
Dans les divers procédés, les combustibles auxiliaires étaient en général des hydrocarbures liquides ou gazeux.
A l'heure actuelle, les hydrocarbures liquides ou gazeux ont perdu une bonne partie de leur intérêt économique au profit des combustibles solides, charbon ou lignite. Ainsi, dans de nombreux hauts fourneaux, on injecte jusqu'à 140 kg de charbon par tonne de fonte, ce qui permet d'abaisser la mise au mille de coke jusqu'à environ 350 kg.
Pour augmenter encore la quantité de charbon injectée dans le four, on a préconisé d'insuffler du vent très riche en oxygène, allant t I .
' 1 » * 3 jusqu'à l'utilisation d'oxygène pur au niveau des tuyères principales, là où se pratique en même temps l'introduction du charbon.
Cette technique a été décrite entre autres dans la demande de brevet GB-85 06635, dans la demande de brevet EP-86 109999.2, où elle est combinée à une introduction, dans la zone de réserve, d'un gaz de préchauffage dépourvu d'azote, par exemple obtenu par combustion de gaz de gueulard, et dans le brevet BE-087 00853 où elle est combinée avec l'injection de gaz réducteur dans la zone de réserve.
La présente invention a pour objet de proposer un procédé de réduction des minerais au four à cuve basé sur l'utilisation de combustibles solides dans des conditions particulièrement intéressantes.
Conformément à la présente invention, le procédé de réduction des minerais au four à cuve, dans lequel on pratique des injections au seul niveau des tuyères principales dudit four à cuve, est ^ caractérisé en ce que l'on injecte du combustible solide pulvérisé et un comburant froid très riche en oxygène et on ajuste la température de flamme résultant de la réaction combustible solide/oxygène et/ou on règle la quantité spécifique de gaz traversant la charge, en insufflant dans le four à cuve un gaz dont la teneur en oxygène libre est sensiblement nulle.
Par comburant froid très riche en oxygène, on entend ici un gaz comburant dont la teneur en oxygène est d'au moins 55 % en volume et dont la température n'a pas été élevée dans un échangeur de chaleur.
Dans le cas présent, l'injection du combustible solide pulvérisé, du comburant très riche en oxygène et du gaz dont la teneur en oxygène libre est sensiblement nulle, peut se faire, soit directement par lesdites tuyères principales, soit par des tuyères 11 ' i t «.
4 auxiliaires, soit encore en partie par les tuyères principales et en partie par des tuyères auxiliaires.
Suivant l'invention, le gaz dont la teneur en oxygène libre est sensiblement nulle est par exemple de la vapeur d'eau ou un gaz combustible tel que du gaz de four à coke ou du gaz de haut fourneau.
Selon une variante intéressante de mise en oeuvre de l'invention, une partie au moins du gaz utilisé pour le réglage de la température de flamme et/ou de la quantité spécifique de gaz traversant la charge est utilisée comme gaz porteur pour l'injection du combustible solide pulvérisé.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre et qui porte, d'une part sur un procédé de la technique actuelle et, d'autre part, sur une mise en oeuvre du procédé de la présente invention. Dans cette description, il est fait référence aux dessins annexés, dans lesquels la jr
Fig. 1 illustre un procédé de conduite d'un haut fourneau avec injection de charbon, suivant l'état actuel de la technique; la
Fig. 2 illustre le procédé conforme à l'invention.
Ces figures sont des représentations schématiques dans lesquelles on s'est volontairement limité aux éléments directement nécessaires à la bonne compréhension du procédé de l'invention. En outre, des éléments identiques ou analogues sont désignés par les mêmes repères numériques dans toutes les figures.
La figure 1 illustre un procédé qui appartient à l'état actuel de la technique et qui sera désigné dans la suite de la présente description par l'expression "marche de référence". Cette marche de référence est un procédé de conduite dans lequel on injecte, dans 5 le haut fourneau (1), au niveau des tuyères principales (2) et (3), du charbon pulvérisé (140 kg/tonne de fonte produite), en même temps que du vent chaud, à une température de 1200°C, enrichi à 27 % en oxygène.
Le charbon injecté est un charbon non cokéfiable, sec, contenant 11 % de cendres et 25,8 % de matières volatiles.
Cette marche requiert une mise au mille de 349 kg de coke, introduit en (4), et elle produit 1392 m3N de gaz de gueulard (5) dont une partie peut être utilisée pour réchauffer le vent dans les cowpers (6). Le reste du gaz de gueulard est envoyé dans le réseau de distribution habituel.
La figure 2 illustre le procédé de l'invention. Selon cette mise en oeuvre, on injecte dans le haut fourneau (1), au niveau des tuyères principales (2) et (3), du charbon pulvérisé (350 kg/tonne de fonte produite) et un comburant à teneur en oxygène de 80 %, se trouvant à la température ambiante; ce comburant est constitué d'un mélange d'oxygène d'une pureté de 99 % (324 m3N/ tonne de fonte produite) .✓· et d'air froid (110 m3N/tonne de fonte produite).
En même temps, on injecte en (7) du gaz de gueulard (5) dans le circuit d'arrivée du comburant très riche en oxygène avant son mélange avec le combustible solide.
Dans cet exemple, le procédé de l'invention conduit à une mise au mille de 257 kg de coke. Le gain de mise au mille est ici de 92 kg de coke par rapport à la marche de référence, c'est-à-dire de 26 %.
Le tableau ci-après permet de comparer les principales données de marche des deux procédés.
6 ‘ * ' * , » »
Procédé de Référence 1'invention
Coke sec. kg/tf 349 257
Charbon sec. kg/tf 140 350
Vent quant. m3N/tf 890 110 temp. °C 1200 25 02 % 27 21
Oxygène quant. m3N/tf - 324 temp. °C - 25 02 Ä - 99 _s·
Fonte Si % 0,60 0,20 temp. °C 1506 1490
Laitier quant. kg/tf 292 312
Ca0/Si02 S.D. 1,16 1,16
Gaz gueulard recyclé quant. m3N/tf - 120 temp. °C - 25
Comme le montrent ces deux exemples, le procédé de l'invention permet donc de réaliser d'importantes économies de coke supplémentaires par rapport à la technique actuelle d'injection de charbon. En outre, il ne nécessite pas de cowpers, ce qui repré- 1 * ' » * * 7 sente une économie considérable tant en frais d'installation qu'en frais de fonctionnement. Enfin il n'y a pas non plus de dispositif pour une quelconque injection dans la zone de réserve, ce qui constitue également un avantage économique.
Enfin, dans le cadre des procédés déjà préconisés ailleurs pour injecter du charbon au four à cuve, le procédé suivant la présente invention permet une conduite du four particulièrement efficace, avec une très grande souplesse; ceci provient de la combinaison de l'ensemble des caractéristiques essentielles du procédé qui sont la limitation à un seul niveau d'injection, l'utilisation d'un comburant très riche en oxygène, sans limitation au seul oxygène pur, et l'injection d'un gaz dépourvu d'oxygène libre pour procéder à la fois au réglage de la température de flamme et/ou à celui de la quantité de gaz traversant le fourneau.
On conçoit très bien l'intérêt qu'offre cette combinaison quant au choix des caractéristiques de marche du four à cuve en fonction des circonstances : en adaptant judicieusement la composition du comburant (plus ou moins d'oxygène), la quantité et la composition du gaz de réglage, ainsi que la quantité de charbon injecté, il est possible de se conformer aux conditions de productivité, de rentabilité, d'économie et de qualité des produits (fonte, gaz de gueulard, ...) visées par l'opérateur du four à cuve.
Claims (3)
1. Procédé de réduction des minerais au four à cuve, dans lequel on pratique des injections au seul niveau des tuyères principales dudit four à cuve, caractérisé en ce que l'on injecte du combustible solide pulvérisé et un comburant froid très riche en oxygène et on ajuste la température de flamme résultant de la réaction combustible solide/oxygène et/ou on règle la quantité spécifique de gaz traversant la charge, en insufflant dans le four à cuve un gaz dont la teneur en oxygène libre est sensiblement nulle.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz comburant injecté a une teneur en oxygène d'au moins 55 % en volume.
3. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le gaz dont la teneur en oxygène libre est sensiblement nulle est un gaz combustible tel que du gaz de haut fourneau. 1 Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une partie au moins du gaz utilisé pour le réglage de la température de flamme et/ou de la quantité spécifique de gaz traversant la charge est utilisée comme gaz porteur pour l'injection du combustible solide pulvérisé.
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1988
- 1988-08-19 LU LU87319A patent/LU87319A1/fr unknown
Also Published As
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|---|---|
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