FR2504553A1 - Procede et installation pour produire des boulettes ferriferes non cuites entrant dans l'elaboration de la fonte - Google Patents

Abstract

POUR PRODUIRE RAPIDEMENT DES BOULETTES 3 SUFFISAMMENT DURES DE MANIERE PLUS ECONOMIQUE, EN EVITANT LEUR CUISSON A PLUS DE 1000C, ON LES TRAITE DE FACON CONTINUE DANS UN FOUR, NOTAMMENT DANS UN FOUR A CUVE 22, PAR SOUFFLAGE D'AIR CHAUD CONTENANT DE LA VAPEUR SATUREE. LES BOULETTES SONT FAITES DE FINES DE MINERAI DE FER ETOU DE POUSSIERES CONSTITUEES PRINCIPALEMENT D'OXYDES DE FER, D'UN LIANT HYDRAULIQUE ET D'EAU. ELLES SONT CHARGEES EN CONTINU PAR UNE ENTREE 23 EN HAUT DU FOUR ET SONT PRECHAUFFEES ENTRE 40 ET 90C DANS UNE ZONE SUPERIEURE 22A AVANT D'ETRE SOUMISES AU CHAUFFAGE PRINCIPAL ENTRE 50 ET 100C, AVEC UTILISATION DE LA CHALEUR DE CONDENSATION D'AU MOINS UNE PARTIE DE LA VAPEUR, DANS LA ZONE INFERIEURE 22B DU FOUR. LE PRECHAUFFAGE S'EFFECTUE AVEC LE GAZ AYANT SERVI AU CHAUFFAGE ET LE CHAUFFAGE PEUT ETRE SUIVI D'UN SECHAGE A L'AIR ET D'UN REFROIDISSEMENT.

Description

La présente invention concerne un procédé et une installation

métallurgiques pour produire des agglomérés ferrifères, ou des agglomérés renfermant d'autres métaux que le fer, appelés "boulettes", dans lesquels on produit des boulettes métallifères par durcissement sans cuisson de boulettes vertes ou crues obtenues par

addition d'un liant hydraulique et d'eau à des matières brutes prin-

cipales,comprenant des fines de minerai de fer et/ou des poussières constituées principalement d'oxydes de fer dans le cas de boulettes ferrifères, et transformation du mélange en un état granulaire solide

ou boulettes.

L'invention sera décrite ci-après en référence à des boulettes ferrifières mais elle est applicable de façon analogue à

d'autres boulettes métallifères.

On connatt actuellement deux procédés pour produire des boulettes ferrifères utilisables notamment dans l'élaboration de la fonte au haut fourneau à partir de boulettes crues: le

procédé avec et le procédé sans cuisson.

Le procédé sans cuisson consiste à introduire en continu des boulettes ferrifères crues contenant un liant hydraulique et de l'eau dans un four de traitement, à insuffler dans ce four un gaz à C par exemple pour porter les boulettes à une température de consigne et à les maintenir à cette température pendant une durée prescrite afin de durcir les boulettes Ce procédé est plus avantageux que le procédé avec cuisson, qui consiste à cuire les boulettes ferrifères crues à plus de 100 00 C, du fait qu'il demande moins

d'énergie et que sa mise en oeuvre est plus simple.

Dans le bilan thermique du procédé sans cuisson, si l'on ne tient pas compte des pertes de chaleur dans le four, la chaleur absorbée par les boulettes crues est égale à la chaleur cédée par le gaz soufflé à une température prescrite sur les boulettes, ce qui peut Etre exprimé par l'équation suivante C Ms (T sl Tso) Cg F (Tgo T)dt ( 1) o C = la chaleur spécifique des boulettes crues (kcal/kg/0 C); M = la masse des boulettes crues (kg); T = la température de chargement des boulettes dans le four ( O C); T 1 = la température à laquelle sont chauffées les boulettes ( O C); C = la chaleur spécifique du gaz (kcal/Nm 3/C); g 3 F = le débit du gaz (Nm /h); T la température de soufflage ou d'insufflation du gaz ( C); T = la température de sortie du gaz ( O C); Z = la température de séjour des boulettes dans le four (h); et Cg F(T g T)dt = l'intégrale de la fonction Cg F(Tgo Tg) dans l'intervalle de temps allant du début du chauffage jusqu'à la

fin de S; si cette fonction est une constante, l'intégrale ci-

dessus devient le produit de ladite fonction et de t Dans la pratique, le côté gauche de l'équation ( 1)

varie seulement avec la quantité ce boulettes à traiter et la tempé-

rature de chauffage Tsl des boulettes, quelque soit le mode de chauffage Le côté droit de l'équation doit donc étre rendu égal au côté gauche Si l'on veut maintenir le débit de gaz F ou la quantité

totale de gaz chaud insufflé dans le four F Zt aussi faible que pos-

sible, il faut augmenter la température d'insufflation du gaz Tgo.

A l'inverse, si l'on veut abaisser cette température d'insufflation, il faut augmenter le débit de gaz F ou la quantité totale de gaz chaud FZ Plus précisément, pour réduire le débit de gaz, il faut l'injecter dans le four à une température supérieure à la température de consigne à laquelle les boulettes doivent être chauffées S'il n'est pas possible d'augmenter la température d'insufflation du gaz, par exemple afin de réduire la durée de séjour des boulettes dans

le four, il faut augmenter le débit du gaz.

La demande de brevet japonais publiée N O 29688/72 du 3 Août 1972 décrit un procédé pour produire en peu de temps des boulettes ferrifères non cuites dans un four de traitement Ce procédé prévoit l'insufflation de vapeur de 160 a 230 'C dans le four pour chauffer les boulettes crues et les durcir ainsi afin de les transformer en boulettes ferrifères non cuites utilisables dans

un processus métallurgique.

Cependant, comme la température-du gaz (vapeur) injecté dans le four de traitement est plus élevée que la température de chauffage prescrite des boulettes, la partie des boulettes venant en contact en premier avec ce gaz est surchauffée et l'eau contenue dans les boulettes concernées est évaporée, avec la conséquence que la réaction d'hydratation de ces boulettes se fait mal et que la qualité

des boulettes est diminuée.

Si l'on désire augmenter le débit du gaz afin d'accélérer le processus, le colt de construction de l'installation devient plus élevé Dans l'état de la technique, pour élever de 60 par exemple la température d'une tonne de boulettes ferrifères crues, de 30 à 90 C par exemple, la dernière température étant la température de chauffage prescrite des boulettes, si l'on utilise pour cela un gaz ayant une température d'insufflation dans le four de 100 l C, c'est-à-dire de 100 C de plus que la température à laquelle les boulettes doivent être chauffées, et si on fixe la température de sortie du gaz à 90 "C, il faut une quantité de gaz aussi élevée que 3000 NM par tonne de boulettes crues, calculée comme suit selon l'équation ( 1) indiquée précédemment 0,16 x l OOO x 60 0,32 x FZ x 10

(C> (MS) (T T 5) (C) (T T

S SI so 9 go Tg 1

F?, = 3000

Il existe donc une forte demande pour un procédé, ainsi qu'une installation de mise en oeuvre de ce procédé, avec lesquels il soit possible de durcir des boulettes ferrifères crues par un traitement rapide et économique sans cuisson et de produire ainsi

des boulettes non cuites de haute qualité.

Le but principal de l'invention est de satisfaire à

cette demande.

Selon l'invention, un procédé pour produire des boulettes ferrifères non cuites, qui consiste à ajouter un liant hydraulique et de l'eau à des matières brutes principales, comprenant des fines de minerai de fer et/ou des poussières constituées principalement d'oxydes de fer, à les mélanger et à former des boulettes ferrifères crues du mélange, à Introduire ces boulettes en continu dans un four de traitement, à insuffler un gaz à une température déterminée dans ce four pour chauffer les boulettes à une température de chauffage prescrite et à maintenir les boulettes à cette température pendant un temps déterminé afin de les durcir et de produire ainsi en continu des boulettes ferrifères durcies mais non cuites, est essentiellement caractérisé en ce que l'on fixe la température de chauffage prescrite des boulettes entre 50 et 100 'C, on compose le gaz en partie de vapeur d'eau et on maintient la température du gaz sensiblement égale à la température de chauffage prescrite, de manière qu'une partie au moins de la vapeur contenue dans le gaz produise de la chaleur de condensation par sa condensation lors de l'échange de chaleur avec les boulettes dans le four, de sorte que la perte de chaleur du gaz par suite de l'échange de chaleur avec les boulettes est compensée au moins partiellement par la chaleur de condensation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention

ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de

plusieurs exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est une coupe axiale schématique d'un appareil de chauffage expérimental de forme cylindrique pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention; -la figure 2 est un graphique montrant l'élévation de la température des boulettes à différents niveaux de l'appareil de figure 1 en fonction du temps de chauffage, de même que la variation de la teneur en humidité du gaz issu de l'appareil; la figure 3 est une vue schématique d'un exemple d'une installation selon l'invention pour la mise en oeuvre du procédé; la figure 4 est un exemple d'un programme de chauffage sous forme de graphique pour la production de boulettes ferrifères durcies dans l'installation de figure 3; la figure 5 est une vue frontale schématique d'une autre installation de mise en oeuvre du procédé de l'invention; la figure 6 est une coupe schématique suivant la ligne A-A de figure 5; la figure 7 est un exemple d'un programme de traitement sous forme de graphique pour la production de boulettes ferrifères durcies dans l'installation des figures 5 et 6; et la figure 8 est une coupe longitudinale schématique d'une installation de mise en oeuvre du procédé selon encore une

autre forme de réalisation.

Le procédé et l'installation selon l'invention, mis au point à la suite de recherches poussées et dont différents modes et formes de mise en oeuvre seront décrits ci-après, permettent de produire rapidement et économiquement des boulettes ferrifères non

cuites de haute qualité et notamment de grande dureté.

A l'abaissement de température de la vapeur saturée introduite dans le four, une partie de la vapeur est condensée, ce qui dégage de la chaleur de condensation Par exemple, lorsqu'un gaz contenant de la vapeur saturée de 100 'C est soufflé & la pression atmosphérique sur des boulettes ferrifères pour les chauffer à 1000 C, la baisse de température du gaz par suite de l'échange thermique avec les boulettes provoque la condensation immédiate d'une partie de la vapeur, ce qui produit de la chaleur de condensation La chaleur perdue par le gaz par l'échange thermique avec les boulettes peut ainsi être compensée par la chaleur de condensation, de sorte que la température du gaz est ramenée à 100 C Donc, pour chauffer des boulettes à 100 'C, un gaz de 100 'C contenant une quantité suffisante de vapeur saturée pourrait suffire, si bien que les boulettes venant

en premier en contact avec le gaz, au point d'insufflation de celui-

ci, ne peuvent pas être surchauffées et que l'eau qu'elles contiennent ne peut pas être évaporée prématurément L'invention est basée

essentiellement sur la constatation de ce phénomène.

Dans le procédé de V'invention,comme déjà indiqué, la température de chauffage prescrite des boulettes est à fixer dans la plage de 50 à 100 'C Si les boulettes ferrifères crues sont chauffées à plus de 100 'C, elles sont surchauffées, avec évaporation de l'eau qu'elles contiennent à la pression ambiante ( 1 atmosphère), ce qui empêche le déroulement de la réaction d'hydratation désirée

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et rend la production de boulettes solides convenablement durcies impossible Si les boulettes crues sont chauffées au contraire à

moins de 50 C, il faut trop de temps pour les durcir.

Egalement comme indiqué déjà, le gaz contenant la vapeur saturée à injecter dans le four de traitement pour chauffer les boulettes ferrifères crues doit avoir une température sensiblement égale à la température de chauffage prescrite des boulettes Par exemple, si cette température de chauffage est fixée à 70 'C, le gaz insufflé dans le four et contenant la vapeur doit également avoir une température d'environ 70 'C A l'abaissement de la température du gaz par suite du fait qu'il cède une partie de sa chaleur aux boulettes, une partie au moins de la vapeur contenue dans le gaz est condensée et la chaleur de condensation ainsi dégagée compense la perte par cession de chaleur aux boulettes, de sorte que la température du gaz est ramenée à 70 'C Le gaz de 70 'C permet donc de porter les boulettes

rapidement à la meime température.

Ce phénomène peut être exprimé par l'équation suivante 1-y C M (T 1-T) = Jo F(Y 1 1-Y 1 Y 0) PH 2 AH dt ( 2) SSS50 O o 2 e V o Y = la fraction molaire de vapeur correspondant à la pression de vapeur saturée à la température avant le chauffage des boulettes ferrifères crues; Y, = la fraction molaire de vapeur correspondant à la pression de vapeur saturée à la température de chauffage prescrite des boulettes; p 3 2 = la densité (kg/Nm) de la vapeur sous conditions normales; et H ev = la chaleur de condensation à la température de chauffage

prescrite des boulettes (kcal/kg).

Lorsque, par exemple, une tonne de boulettes ferrifères crues à 30 'C est chauffée de 60 jusqu'à la température de chauffage prescrite de 90 'C par soufflage d'un gaz à 90 'C contenant de la vapeur saturée, selon le procédé de l'invention, la quantité totale de gaz nécessaire F t, calculée selon l'équation ( 2) ci-dessus, n'est que de 32 Nm 3 ce qui représente environ 1 a seulement des 3000 Nun de gaz de 100 'C nécessaires dans l'exemple donné précédemment de l'art antérieur -, comme indiqué ci-dessous: 0,16 x 1000 x 60 = FZ ( 0,692 10 '042 O O 42)x O,804 x 545 (CS) (MS) (T 1-TSO() 1 (Y 0) (?H 20) (A He V) Il est possible, dans la mise en oeuvre de l'invention,

d'ajuster la température du gaz à injecter dans le four à une tempé-

rature supérieure, de 5 par exemple, à la température de chauffage fixée pour les boulettes ferrifères crues, parce que le gaz peut être refroidi légèrement avant d'atteindre les boulettes Dans la mesure o la pression de saturation de la vapeur saturée contenue

dans le gaz est de 1 atmosphère, la limite supérieure de la tempé-

rature du gaz est de 100 'C Il est toutefois possible d'aller légèrement au-delà de 100 C en portant la pression de saturation à

plus de 1 atmosphère.

Il est également dans le cadre de l'invention, afin d'accroître la résistance mécanique des boulettes ferrifères crues, de les préchauffer entre 40 et 90 'C avant de les chauffer comme il vient d'être décrit entre 50 et 100 C Ce préchauffage peut se faire dans le four de traitement o aura lieu le chauffage principal ou en dehors de ce four mais la méthode la plus rationnelle consiste à préchauffer les boulettes dans le four avec le gaz qui a servi à porter des boulettes précédentes à la température de chauffage

prescrite.

De plus, le procédé de l'invention peut comprendre un séchage des boulettes avec un gaz entre 100 et 3000 C pour accroître la résistance mécanique à la suite du chauffage à la température prescrite entre 50 et 1000 C Pour ce qui concerne les limites de température, l'effet de séchage obtenu est faible en dessous de 100 'C et la solidité des boulettes risque d'être réduite si la température du gaz de séchage est supérieure à 300 'C Ce séchage peut être

effectué dans le four de traitement ou en dehors.

Les exemples suivants de mise en oeuvre de l'invention

sont nullement limitatifs.

EXEMPLE 1

La figure 1 représente un appareil de chauffage expéri-

mental 1 de forme cylindrique à axe vertical, ayant un diamètre de 700 mia et possédant des trous de sortie de gaz 2 a dans le fond 2 On charge cet appareil avec des boulettes ferrifères crues 3 jusqu'à une hauteur de 995 tmm du fond 2 et on souffle un gaz contenant de la vapeur saturée d'en haut dans l'appareil 1 afin de durcir les boulettes 3 qu'il contient Les conditions sont les suivantes ( 1) Composition des boulettes crues: Fines de minerai de fer (hématite pour la production de boulettes): 90/% en poids Ciment Portland: 10 % en poids ( 2) Diamètre des boulettes crues:de 10 à 17 mm ( 13,5 mm en moyenne) ( 3) Teneur en humidité des boulettes crues 81 % en poids (baséesur des boulettes humides) ( 4) Température de chargement des boulettes: 25 C ( 5) Température de chauffage prescrite: 65 VC ( 6) Quantité de boulettes chargées: 810 kg (basée sur des boulettes sèches) ( 7) Gaz insufflé de l'air de 65 C contenant de la vapeur saturée ( 8) Débits gazeux 5,2 Nm 3/min d'air et 1, 38 kg/min de vapeur ( 9) Température du mélange gazeux: 70 'C ( 10) Vitesse de soufflage du gaz au travers de l'appareil de chauffage: 0,377 m/s ( 11) Pression dans l'appareil de chauffage: 1 atmosphère Le graphique de figure 2 montre l'élévation de la température des boulettes à différentes hauteurs dans l'appareil de chauffage et la variation de la teneur en humidité du gaz sortant en fonction du temps de chauffage dans les conditions indiquées ci-dessus Les lignes en trait plein a, b, c et d du graphique représentent les températures aux points désignés par des références correspondantes a', b', c' et d', se trouvant respectivement b des profondeurs de 40, 330, 670 et 995 mm du dessus du chargement de 2 c) 4553 boulettes dans l'appareil de chauffage 1 La courbe en traits mixtes sur le graphique indique la teneur en humidité du gaz issu des trous

2 a dans le fond de l'appareil.

On voit sur le graphique de figure 2 que la température des boulettes dans l'appareil de chauffage représenté figure 1 ne dépasse à aucun point de l'appareil la température de chauffage prescrite de 650 C et que la teneur en humidité des boulettes après un chauffage de 6 min est encore de 9,4 %, ce qui permet de produire des boulettes ferrifères non cuites de haute qualité La consommation d'air et de vapeur, relevée pendant un temps de chauffage de 5 min, est de 32,1 Nm d'air et de 8,5 kg de vapeur par tonne de boulettes crues.

EXEMPLE 2

La figure 3 représente schématiquement une installation pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention Le four de traitement

de cet exemple est un four à cuve 8 4 désigne des trémies d'alimen-

tation en matières brutes; 5 désigne des appareils bouleteurs; 6

désigne un crible et 7 désigne un transporteur On charge alternati-

vement, à partir des trémies 4, des fines de minerai de fer mélangées avec du ciment Portland comme liant hydraulique et de l'eau dans les appareils bouleteurs 5 o le mélange est granulé, c'est-à-dire transformé en boulettes crues On fait passer les boulettes ainsi obtenues par le crible 6 et les boulettes crues sortantes, ayant une grosseur de particule prescrite, sont amenées par le transporteur 7 jusqu'au-dessus du four à cuve 8; dans lequel elles sont introduites en continu par un appareil d'alimentation 9 installé au-dessus du

four 8.

Le four à cuve 8 présente une entrée 10 pour les boulettes crues en haut et une sortie Il pour les boulettes ferrifères durcies mais non cuites en bas Il est conçu pour contenir et chauffer des boulettes ferrifères introduites en continu par l'entrée 10 et il possède, sur ses parois latérales opposées 8 a et 8 b, des entrées 12 et des sorties 13 de gaz de chauffage Les entrées 12 sont conçues pour l'insufflation dans le four 8 d'un gaz servant à chauffer les boulettes contenues à l'intérieur et les sorties 13 servent à

l'évacuation de ce gaz après le chauffage des boulettes.

Le gaz de chauffage, contenant de la vapeur saturée, insufflé par les entrées 12 présente uiie température de 65 C et est dirigé perpendiculairement au mouvement des boulettes chauffées

par le gaz et descendant verticalement dans le four 8 A l'abaisse-

ment de la température du gaz par suite de l'échange thermique avec les boulettes, une partie au moins de la vapeur contenue dans le gaz se condense et dégage de la chaleur de condensation, ce qui compense la chaleur perdue par le gaz par suite de l'échange thermique avec les boulettes, de sorte que la température du gaz reste à 650 C. Les boulettes sont ainsi chauffées à 650 C, ce qui produit leur durcissement, jusqu'à ce qu'elles quittent le four 8 par la sortie

Il en bas.

Les boulettes durcies mais non cuites quittant le four 8 par la sortie Il sont chargées sur un transporteur 16 et amenées par celui-ci et un élévateur à godets 17 jusque dans un four de séchage 18 o elles sont séchées avec de l'air de 200 'C

qui est insufflé dans ce four par une entrée de gaz de séchage 19.

Les boulettes ferrifères non cuites ainsi séchées sont déchargées du four de séchage 18 et transférées par un autre transporteur 20 à

une trémie de stockage 21.

La figure 4 est un graphique montrant un exemple de programme de traitement thermique pour la production de boulettes ferrifères d'une résistance à l'écrasement d'au moins 100 kg par boulette dans l'installation de la figure 3 Ce programme consiste en un chauffage des boulettes pendant 9 h avec un gaz de chauffage contenant de la vapeur saturée et ayant une température de 65 WC dans le four à cuve 8, le déchargement du four 8, le séchage des boulettes avec de l'air de 200 'C dans le four de séchage 18 pendant 1 h 30 min et, enfin, le refroidissement avec de l'air de 20 'C pendant 1 h.

EXEMPLE 3

La figure 5 est une vue frontale schématique d'un autre exemple d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention et la figure 6 est une coupe transversale schématique prise suivant la ligne AA de la figure 5 Le four de traitement de cet exemple est un four à cuve 22 ayant, par exemple, une hauteur de 9 m, une largeur de 1,75 m et une longueur de 12 m Il présente une entrée 23 pour les boulettes crues s'étendant sur pratiquement toute la longueur du four à l'extrémité supérieure de celui-ci et

une sortie de boulettes 25 qui s'étend de façon analogue sur prati-

quement toute la longueur du four à son extrémité inférieure le long d'une sole 24 L'installation représentée sur les figures 5 et 6 comprend en outre un transporteur d'alimentation 26 mobile le long de l'entrée 23 et servant à introduire des boulettes crues 3 dans le four 22, un déchargeur de boulettes 27 du type à pales tournantes, qui peut être déplacé le long de la sortie 25 pour décharger les boulettes du four à cuve 22, un transporteur 47 pour évacuer les boulettes déchargées du four et un capteur de poussières 48 installé

au-dessus du four 22.

Le four à cuve 22 possède une zone supérieure de préchauffage 22 a et une zone inférieure de chauffage 22 b qui fait suite à la zone 22 a La zone de chauffage 22 b possède, sur ses parois latérales opposées 22 c et 22 d, une entrée 28 et une sortie 29 de gaz de chauffage La zone de préchauffage 22 a possède de façon analogue une entrée 30 et une sortie 31 de gaz de préchauffage sur ses parois latérales opposées 22 c et 22 d L'entrée de gaz de chauffage 28 est

reliée par un conduit d'alimentation 32 et une vanne 33 à un généra-

teur de vapeur 34 La sortie de gaz de chauffage 29, par laquelle sort le gaz de chauffage insufflé dans la zone de chauffage 22 b par l'entrée 28, est reliée par un conduit de sortie 35 et une vanne 36 à un ventilateur 37 L'entrée de gaz de préchauffage 30 est reliée par un conduit d'alimentation 38 à ce même ventilateur 37 La sortie de gaz de préchauffage 31, par laquelle sort le gaz de préchauffage insufflé dans la zone de préchauffage 22 a par l'entrée 30, est également reliée au ventilateur 37, par un conduit de sortie 39 et

une vanne 40.

Le gaz de chauffage injecté à travers le conduit d'alimentation 32 et l'entrée 28 dans la zone de chauffage 22 b chauffe les boulettes ferrifères crues 3 dans la zone de chauffage 22 b et est ensuite déchargé à travers la sortie 29 dans le conduit de sortie 35 Le gaz sortant du four par ce conduit est introduit, avec le gaz sortant de la zone de préchauffage du four par la sortie 31, à travers le conduit d'alimentation 38 dans l'entrée de gaz de préchauffage 30, soufflé à travers la zone de préchauffage 22 a, en y préchauffant les boulettes, puis déchargé par la sortie 31 dans le conduit de sortie 39 Le gaz sortant du four par ce dernier conduit est réintroduit avec le gaz venant de la sortie 29 dans l'entrée de

gaz de préchauffage 30 et est ainsi sans cesse recyclé.

Les parois latérales opposées 22 c et 22 d du four à cuve 22 présentent en outre, tout à fait en bas, une entrée 41 et une sortie 42 de gaz de soufflage L'entrée 41 est reliée par un conduit d'alimentation 43 à un générateur de gaz de séchage 44 La

sortie 42 est reliée par un conduit de sortie 45 à un ventilateur 46.

La production de boulettes ferrifères non cuites par l'installation décrite ci-dessus des figures 5 et 6 se déroule comme suit.

On produit des boulettes ferrifères crues 3 par granula-

tion d'un mélange de fines de minerai de fer, d'un laitier pulvérulent finement broyé comme liant hydraulique et d'eau et on introduit les

boulettes en continu dans le four à cuve 22 par l'entrée 23 en haut.

Un gaz de préchauffage de 70 C et contenant de la vapeur saturée est insufflé par l'entrée de gaz de préchauffage 30 dans la zone de préchauffage 22 a du four 22, sur les boulettes 3 qui s'y trouvent, dans une direction qui est perpendiculaire au mouvement descendant des boulettes 3 A l'abaissement de la température de ce gaz de préchauffage par suite de l'échange thermique avec les boulettes crues 3, une partie au moins de la vapeur contenue dans le gaz est condensée, ce qui dégage de la chaleur de condensation, laquelle compense la perte de chaleur par suite de l'échange thermique avec les boulettes, si bien que la température du gaz de préchauffage est maintenue à 70 C Les boulettes 3 sont ainsi préchauffées à 70 C

pendant qu'elles descendent à travers la zone de préchauffage 22 a.

Un gaz de chauffage de 1000 C et contenant de la vapeur saturée est insufflé par l'entrée de gaz de chauffage 28 dans la zone de chauffage 22 b, sur les boulettes ferrifères 3 descendues de la zone de préchauffage 22 a dans la zone de chauffage 22 b, ce qui chauffe les boulettes à 100 C pendant qu'elles descendent à travers la zone de chauffage Ensuite, un gaz de séchage de 2500 C 2 >t '553 est soufflé par l'entrée de gaz de séchage 41 sur les boulettes

ferrifères 3 ainsi portées à 100 'C, en vue du séchage des boulettes.

Les boulettes crues 3 introduites dans le four à cuve 22 par l'entrée 23 en haut sont donc préchauffées dans la zone de préchauffage 22 a, chauffées dans la zone de chauffage 22 b puis séchées et durcies encore plus par le gaz de séchage pendant qu'elles descendent à travers le four à cuve 22 et sont ainsi transformées en boulettes ferrifères durcies mais non cuites 3 ' Les boulettes 3 ' sont déchargées par la sortie 25 au moyen du déchargeur 27, transférées par le transporteur 47 à une trémie de stockage et

refroidies pendant ce transfert.

Une partie du gaz de préchauffage qui est insufflé à 'C et avec de la vapeur saturée dans la zone de préchauffage 22 a descend avec les boulettes 3 préchauffées à 70 C à travers la zone de préchauffage 22 a dans la zone de chauffage 22 b, d'o elle est déchargée par la sortie 29 de la zone de chauffage Ce gaz maintient ainsi une atmosphère gazeuse de 70 C contenant de la vapeur saturée dans la zone de préchauffage 22 a Etant donné que le gaz insufflé dans la zone de préchauffage comme dans la zone de chauffage possède une température inférieure à 100 C les boulettes rne risquent pas d'être surchauffées, ce qui évite l'évaporation de l'humidité

contenue dans les boulettes avant le durcissement de celles-ci.

Dans le processus décrit ci-dessus, la température du gaz de préchauffage, insufflé à 70 'C et contenant de la vapeur saturée par l'entrée 30, présente une température de 650 C lorsqu'il quitte le four par la sortie 31, après avoir préchauffé les boulettes 3 Le gaz de chauffage, insufflé à 1000 C et avec de la vapeur saturée par l'entrée 28, présente une température de 850 C lorsqu'il quitte le four par la sortie 29, après avoir chauffé les boulettes 3 Le gaz nécessaire pour le préchauffage peut donc aisément être obtenu par le mélange, selon le rapport adéquat, ajusté au moyen des vannes 36 et 40, de gaz quittant le four par la sortie de gaz de préchauffage

31 et de gaz quittant le four par la sortie de gaz de chauffage 29.

Le programme de traitement thermique représenté graphiquement sur la figure 7 permet de produire des boulettes ferrifères non cuites d'une résistance à l'écrasement de plus de2 Â:C 1553

kg par boulette par la méthode décrite ci-dessus A cet effet, comme on peut le voir sur ce graphique, les boulettes ferrifères crues 3 introduites dans le four à cuve 22 sont préchauffées pendant 6 h dans la zone de préchauffage 22 a par le gaz de préchauffage de 70 C contenant de la vapeur saturée, chauffées ensuite pendant 3 h

dans la zone de chauffage 22 b par le gaz de chauffage de 103 C conte-

nant la vapeur saturée, séchées pendant 1 h à 250 C puis refroidies

pendant 1 h avec de l'air de 20 C.

Des conditions typiques pour la production de boulettes ferrifères non cuites dans l'installation des figures 5 et 6 sont les suivantes: ( 1) Boulettes ferrifêres crues introduites dans le four à cuve: Température: 30 'C Teneur en humidité: 8 % en poids Quantité introduite: 45,29 t/h ( 2) Gaz de préchauffage insufflé dans la zone de préchauffage: Température: 70 C Quantité injectée: 6586 kg/h air: 5160 kg/h dont (vapeur: 1426 kg/h ( 3) Gaz de préchauffage déchargé de la zone de préchauffage: Température: 50 C Quantité déchargése: 4166 kg/h air:3835 kg/h dont t vapeur 331 kg/h ( 4) Boulettes ferrifères et gaz de préchauffage dans la zone de préchauffage: Température: 70 'C Quantité de boulettes: 45,29 t/h Quantité de gaz de préchauffage: 1691 kg/h air: 1325 kg/h dont dont vapeur: 366 kg/h ( 5) Gaz de chauffage insufflé dans la zone de chauffage: Température: 100 C Quantité de gaz injectée: 1361 kg/h (vapeur) ( 6) Gaz de chauffage déchargé de la zone de chauffage Température: 850 C Quantité de gaz déchargée: 2420 kg/h ( air: 1325 kg/h dont t vapeur: 1095 kg/h ( 7) Boulettes ferrifères non cuites déchargées du four à cuve Température: 1000 C Quantité déchargée 45,29 t/h

EXEMPLE 4

La figure 8 est une coupe longitudinale schématique d'une installation selon encore un autre exemple de mise en oeuvre du procédé de l'invention Dans cet exemple, le four de traitement est constitué essentiellement par une enceinte de chauffage 51 et un système de transport de boulettes ferrifères formé de deux tambours 50 et d'une grille sans fin circulante 49 L'enceinte 51 présente une entrée de boulettes 52 à une extrémité et une sortie de boulettes 53 à l'autre extrémité La grille 49 est conçue pour circuler en continu dans le sens horizontal à travers l'enceinte de chauffage 51 en transportant en continu des boulettes 3 chargées, également en continu, par l'entrée 52 sur la grille 49 Sur la figure 8, 54 désigne un transporteur d'alimentation pour charger les boulettes ferrifères 3 dans l'entrée 52 55 désigne un collecteur

de poussières installé au-dessus de l'entrée 52.

L'enceinte 51 est divisée en une zone de préchauffage 51 a et une zone de chauffage 51 b qui y fait suite Le brin supérieur de la grille 49 traverse en continu la zone de préchauffage 51 a puis la zone de chauffage 51 b La zone de chauffage 51 b présente une

entrée 56 et une sortie 57 de gaz de chauffage sui ses parois supé-

rieure et inférieure 51 c et 51 d, entre lesquelles circule le brin supérieur de travail de la grille 49 L'entrée 56 est reliée par un conduit d'alimentation en gaz de chauffage et une vanne 59 à un générateur de vapeur 60 La sortie 57 est reliée par un conduit de

sortie 61 et une vanne 62 à un ventilateur 63.

La zone de préchauffage 51 a présente une entrée 64 et une sortie 65 de gaz de préchauffage sur ses parois supérieure et inférieure 51 c et 51 d, entre lesquelles circule le brin supérieur

de la grille 49 L'entrée 64 est reliée par un conduit 66 d'alimen-

tation en gaz de préchauffage au ventilateur 63 La sortie 65 est

reliée par un conduit de sortie 67 et une vanne 68 au ventilateur 63.

Un gaz de chauffage injecté à travers le conduit d'alimentation 58 et l'entrée 56 dans la zone de chauffage 51 b chauffe les boulettes ferrifères 3 supportées sur la grille 49 traversant la zone de chauffage 51 b et est déchargé ensuite par la sortie 57 et le conduit 61 Le gaz de chauffage sortant par le conduit de sortie 61 est injecté ensuite, avec le gaz issu de la sortie de gaz de préchauffage 65, à travers le conduit d'alimentation 66 et l'entrée de gaz de préchauffage 64 dans la zone de préchauffage 51 a, en vue du préchauffage des boulettes ferrifères 3 supportées par la grille 49 traversant la zone de préchauffage 51 a, et est déchargé ensuite par la sortie 65 et le conduit 67 Le gaz sortant par ce dernier conduit est réintroduit, donc recyclé, avec le gaz issu de la sortie de gaz de chauffage 57, par l'entrée de gaz de préchauffage 64. La production de boulettes ferrifères non cuites par une installation comme celle qui vient d'être décrite se déroule

comme suit.

La zone de préchauffage 51 a de l'installation représentée figure 8 possède une longueur de 25 m et une aire utile de 125 m 2 tandis que la zone de chauffage 51 b possède une longueur de 12,5 m

et une aire utile de 62,5 m 2, la grille 49 ayant une largeur de 5 m.

La vitesse d'avance de la grille 49 est de 4,2 m/h Les boulettes ferrifères crues 3 sont chargées en continu par lé transporteur d'alimentation 54 à travers l'entrée 52 dans la zone de préchauffage 51 a Le gaz de préchauffage soufflé par l'entrée 64 sur les boulettes 3 transportées perpendiculairement à ce courant de gaz sur la grille 49 à travers la zone de préchauffage 51 a présente une température

de 70 'C etcontient de la vapeur saturée Les boulettes ainsi pré-

chauffées à 700 C sont ensuite soumises à un courant de gaz de chauf-

fage pénétrant par l'entrée 56 et orienté également perpendiculai-

2 504553

rement à la direction de transport des boulettes sur la grille 49 -

qui présente une température de 100 'C et contient également de la vapeur saturée Les boulettes 3 sont portées à 100 C et durcies par le gaz de chauffage pendant qu'elles traversent la zone de chauffage 51 b Les boulettes ferrifàres durcies mais non cuites, désignées par

3 ', sont déchargées par la sortie 53 et séchées de façon non repré-

sentée dans un four de séchage.

Les boulettes crues 3 introduites dans l'enceinte de chauffage 51 sont produites par granulation d'un mélange constitué de fines de minerai de fer, d'un laitier pulvérulent finement broyé comme liant hydraulique et d'eau A leur introduction dans l'enceinte de chauffage 51, les boulettes ferrifères ont une température de 'C et une teneur en humidité de 81 en poids; elles sont introduites avec un débit de 45,29 t/h Les autres conditions, y compris celles concernant le gaz de préchauffage insufflé dans la zone de préchauffage 51 a et le gaz de chauffage insufflé dans la zone de chauffage 51 b, sont les mêmes que les conditions de l'exemple 3 L'enceinte de chauffage d'une installation comme celle de la figure 8 peut également former une seule zone de chauffage et ne pas être divisée en une zone de préchauffage et une zone de chauffage comme dans

cet exemple.

Dans les exemples qui viennent d'être décrits, le séchage forcé des boulettes chauffées et durcies n'est pas toujours

nécessaire; il est possible aussi de prévoir un séchage spontané.

Des difficultés provenant d'une teneur en humidité excessive des boulettes crues peuvent Etre évitées par le séchage partiel des boulettes avant leur chargement dans le four de traitement Il est possible aussi d'éviter la formation de voûtes ou d'engorgements par l'agglomération de boulettes humides dans le four de traitement en introduisant les boulettes crues en mélange, suivant un rapport

déterminé, avec des boulettes ayant déjà été chauffées et durcies.

Le traitement des boulettes dans un four n'est pas limité à un processus en deux étapes de préchauffage et de chauffage comme dans les exemples décrits dans ce qui précède; il est possible aussi de prévoir trois étapes, de 50, 70 et 100 'C par exemple, ou quatre étapes, de 50, 70, 90 et 100 'C par exemple Dans tous les 2 z 5 O 4553 cas, le mélange du gaz sortant du four avec du gaz frais en vue de son recyclage permet l'insufflation à toute température désirée et permet d'éviter le besoin d'un collecteur de poussières grâce à la

suppression de rejets de gaz issus du four à l'air extérieur.

L'injection du gaz dans le four de traitement suivant une direction perpendiculaire à la direction de mouvement des boulettes permet un

chauffage efficace et uniforme des boulettes dans un appareil simple.

Bien que les exemples décrits ici s'appliquent à la production de boulettes ferrifères, il va de soi que le procédé et l'installation selon l'invention sont applicables aussi à la production de boulettes non cuites de fines de minerai de manganèse ou de fines

de minerai de chrome, par exemple.

Le procédé et l'installation selon l'invention permettent de produire des boulettes métallifères non cuites de haute qualité avec une faible quantité de gaz et en peu de temps, sans qu'il soit nécessaire de porter le gaz à une température élevée, de sorte que l'invention apporte, outre de gros avantages économiques, de nombreux

effets utiles sur le plan industriel.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1 Procédé pour produire des boulettes métallifères non cuites et en particulier des boulettes ferrifères non cuites, consistant à ajouter un liant hydraulique et de l'eau à des matières brutes principales comprenant, dans le cas de boulettes ferrifères,

des fines de minerai de fer et/ou des poussières constituées princi-

palement d'oxydes de fer, à les mélanger et à former e;s boulettes ferrifères ( 3) crues du mélange, à introduire ces boule Ltes en continu dans un four de traitement ( 1, 8, 22, 51), à insuffler un gaz à une température déterminée dans ce four pour chauffer les bc-lr: tes à une température de chauffage prescrite et à maintenir les boulettes à cette température pendant un temps déterminé afin de les durcir et de produire ainsi en continu des boulettes ferrifères durcies mais non cuites, caractérisé en ce que l'on fixe la température de chauffage prescrite des boulettes ( 3) entre 50 et 100 C, on compose le gaz de chauffage en partie de vapeur d'eau et on maintient la température du gaz sensiblement égale à la température de chauffage prescrite, de manière qu'une partie au moins de la vapeur contenue

dans le gaz produise de la chaleur de condensation par sa condensa-

tion lors de l'échange de chaleur avec les boulettes dans le four, de sorte que la perte de chaleur du gaz par suite de l'échange de chaleur avec les boulettes est compensée au moins partiellement par

la chaleur de condensation.

2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on préchauffe les boulettes ferrifères non cuites ( 3) entre et 900 C avant de les chauffer à la température de chauffage prescrite. 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on préchauffe les boulettes crues ( 3) dans le four de traitement

( 22, 51) par le gaz ayant servi à chauffer des boulettes ( 3) précé-

dentes à la température de chauffage prescrite.

4 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,

caractérisé en ce que, après le chauffage des boulettes ( 3) à la température de chauffage prescrite, on sèche les boulettes par un

gaz d'une température de 100 à 300 'C.

Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon

l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle

comprend un four de traitement ( 1, 8, 22, 51) présentant une entrée de boulettes crues ( 10, 23, 52) à une extrémité et une sortie de boulettes durcies non cuites ( 11, 25, 53) à l'autre extrémité, le

four étant conçu pour contenir et chauffer des boulettes ( 3) intro-

duites en continu dans le four par ladite entrée, le four possédant en plus au moins une entrée de gaz ( 12, 28, 56) pour l'insufflation de gaz de chauffage servant au chauffage des boulettes introduites

dans le four et au moins une sortie de gaz ( 13, 29, 57) pour l'évacua-

tion du gaz de chauffage ayant servi au chauffage des boulettes.

6 Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que le four de traitement ( 8, 22) est un four à cuve qui présente l'entrée de boulettes ( 10, 23) en haut et la sortie de boulettes ( 11, 25) en bas et dont l'entrée de gaz ( 12, 28) et la sortie de gaz ( 13, 29) sont situées l'une en face de l'autre sur les

parois latérales opposées ( 8 a, 8 b 22 c, 22 d) du four.

7 Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que le four ( 22) possède une zone de préchauffage ( 22 a) dans sa partie supérieure et une zone de chauffage ( 22 b) y faisant suite dans sa partie inférieure, en ce que la zone de chauffage présente au moins une entrée ( 28) et une sortie ( 29) de gaz de chauffage dans ses parois latérales ( 22 c, 22 d) et la zone de préchauffage présente au moins une entrée ( 30) et une sortie ( 31) de gaz de préchauffage et en ce que le gaz de chauffage, après avoir chauffé les boulettes ( 3) dans la zone de chauffage ( 22 b) et après avoir quitté cette zone par la sortie de gaz de chauffage ( 29), est insufflé par l'entrée de gaz de préchauffage ( 30) dans la zone de préchauffage ( 22 a) pour y

préchauffer de nouvelles boulettes ( 3).

8 Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que le four de traitement comprend une enceinte de chauffage ( 51) et un mécanisme de transport de boulettes à deux tambours ( 50) et une grille mobile fermée en soi ( 49), l'entrée de boulettes ( 52) étant prévue à une extrémité de l'enceinte de chauffage ( 51) et la

2 -04553

sortie de boulettes ( 53) à l'autre extrémité, la grille ( 49) étant conçue pour circuler en continu dans le sens horizontal à travers l'enceinte de chauffage en transportant des boulettes ( 3) chargées en continu sur la grille à l'entrée de boulettes ( 52), l'entrée ( 56) et la sortie ( 57) de gaz de chauffage étant disposées face à face, avec la grille ( 49) entre elles, dans la paroi supérieure ( 51 c) et

la paroi inférieure ( 51 d) de l'enceinte de chauffage.

9 Installation selon la revendication 8, caractérisée

en ce que l'enceinte de chauffage ( 51) possède une zone de préchauf-

fage ( 51 a) et une zone de chauffage ( 51 b) y faisant suite, la grille ( 49) traversant ces deux zones l'une après l'autre dans cet ordre, en ce que l'entrée ( 56) et la sortie ( 57) de gaz de chauffage sont situées dans la zone de chauffage ( 51 b), en ce que la zone de préchauffage ( 51 a) présente au moins une entrée ( 64) et une sortie ( 65) de gaz de préchauffage dans ses parois supérieure (Sic) et inférieure ( 51 d), entre lesquelles circule la grille ( 49), et en ce que le gaz de chauffage, après avoir chauffé les boulettes dans la zone de chauffage ( 51 b) et après avoir quitté cette zone par la sortie de gaz de chauffage ( 57), est insufflé par l'entrée de gaz de préchauffage ( 64) dans la zone de préchauffage ( 51 a) pour y

préchauffer de nouvelles boulettes ( 3).