Brevet FR2006040A1 — publié le 19691219

Dans la fabrication de métaux, on emploie des minerais de natures et de formes physiques diverses0 Avec les techniques perfectionnée de concentration et de préparation, on s'est mis à employer des minerais de plus en plus pauvres, et par sui— 5 te, à les broyer encore plus finement, de sorte qu'à cet état pulvérulent ils ne conviennent pas bien à l'introduction dans les fours de réduction» Il est donc nécessaire d'agglomérer le minerai pulvérulent. Il est devenu usuel d'effectuer un frittage dans des pla-10 teaux ou sur des transporteurs pour agglomérer le minerai fin sous une forme maniable,, Outre le combustible nécessaire, on effectue aussi d'autres additions à la charge de frittage, par exemple pour assurer un produit fritté auto-fondant, c'est-à-dire pouvant être introduit dans le four de réduction sans au-15 très additions, spécialement sans constituants spéciaux de formation de scorie, visant à assurer line composition déterminée de la scorie du four. Un autre procédé d'agglomération qui est de plus en plus appliqué depuis quelque temps, spécialement pour les concentrés 20 de minerai de fer, consiste à fabriquer des pastilles du concentré en faisant rouler du concentré de minerai finement broyé dans un tambour tournant plus ou moins incliné dans lequel on introduit du minerai fin, un ou des agents d'humidification, des formateurs de scorie s'il y a lieu, et un ou des liants. A l'état non trai-25 té, les pastilles humides crues ainsi obtenues ne sont pas propres à être introduites dans un haut fourneau et ne peuvent être ni manipulées ni transportées. les briquettes fabriquées de façon connue à partir de concentrés de minerai, d'agents d'humidification, de formateurs 30 de scorie s'il y a lieu et de liants ne peuvent pas être manipulées ni transportées sans un traitement secondaire. Pour effectuer ce traitement secondaire qui vise principalement à durcir l'aggloméré, on peut le sécher, le cuire et/ou le fritter, selon le liant incorporé au mélange initial. Il a 35 été proposé aussi de le stocker dans des conditions d'humidité, dans le cas où l'on utilise d.es liants hydrauliques tels qu*un clinkrer de ciment. Dans le brevet américain n° 3o235<>371» il est suggéré d'utiliser la. chaux éteinte comme liant lorsqu'on agglomère des 69 10651 2 2006040 minéraux, particulièrement sous forme de briquettes formées de concentrés de minerai, de sorte que les "briquettes subissent un durcissement secondaire par un traitement hydrothermique, c'est-à-dire un traitement par de la vapeur d'eau à haute près— 5 sion et à haute température» On a aussi mélangé un concentré de minerai à une scorie de haut fourneau finement divisé^ à de la chaux éteinte et à du sable, en traitant ensuite les corps agglomérés dans la vapeur d'eau à 120°C, puis en les séchant dans des hangars où le 10 liant de l'aggloméré sèche, durcit et lie ensemble les constituants de l'aggloméré sous l'influence de l'air, comme décrit dans le brevet américain n° 3»214»263. Tous les procédés mentionnés ci-dessus nécessitent un temps et un volmne de stockage considérables et il semble qu'ils 1 5 ne puissent s'adapter à une fabrication continue que difficilement et au prix d'une grande dépense» Pour communiquer une solidité suffisante à 1*aggloméré, immédiatement après sa fabrication et à l'occasion de celle-ci, il est essentiel de manipuler et de transporter convenablement 20 les agglomérés ainsi fabriqués. Ici, la solidité atteinte initialement doit être suffisante pour permettre même d'empiler les agglomérés les uns par dessus les autres sans qu'ils se brisent en fragments» Selon l'inv ention, on résout ce problème de façon élé-25 gante en faisant passer à travers un champ alternatif à haute fréquence les agglomérés crus tels que pastilles, briquettes, morceaux,ete», fabriqués suivant tout procédé connu à partir de concentré de minerai, d'agent d'humidification, de formateur de scorie et de liant. Au bout de 3-5 secondes dans le champ à 30 haute fréquence, des pastilles de minerai de fer, par exemple, acquièrent déjà une dureté suffisante pour qu'il soit possible de les empiler en couches atteignant plusieurs décimètres d'épaisseur 0 Ce durcissement se produit d'une manière encore inexpli-35 quée, probablement sous l'influence de courants de Foucault induits dans les agglomérés lorsquron les fait passer.à travers" le champ alternatif à haute fréquence» Selon l'invention, on expose les agglomérés à l'action du champ alternatif un temps suffisant pour nue la température de 69 10651 3 2006040 l'aggloméré s'élève à un niveau prédéterminé, de préférence inférieur à 100CC, particulièrement de 90-95°C. Selon l'invention, on effectue un durcissement plus poussé des agglomérés prétraités dans le champ alternatif en soumettant 5 les agglomérés à un traitement hydrothermique à une pression relative élevée d'environ 12,5-13 atmosphères et à une température d'environ 190®C, ce qui fait que les agglomérés ainsi obtenus acquièrent, en l'espace de 0,5-3 heures à cette pression et à cette température, une solidité et une dureté qui répondent entiè— 10.rement aux conditions de solidité exigées des agglomérés dans les processus de réduction et de fusion. la durée du traitement hydro-thermique varie selon des facteurs tels que le degré de finesse des constituants, le diamètre des agglomérés,etc.». le procédé selon l'invention est apparu surtout approprié 15 et avantageux lorsque les agglomérés contiennent comme seul liant des scories granulées finement broyées provenant d'un processus de fusion métallurgique. On obtient des résultats particulièrement bons arec une scorie de haut fourneau comme seul liant. Il est apparu que les agglomérés de concentré de minerai de fer con-20 tenant de la scorie de haut fourneau finement divisée comme seul liant acquéraient une solidité extrêmement bonne et convenaient, par suite, pour être introduits directement dans un haut fourneau ou pour servir d'additif dans les hauts fourneaux de fabrication de l'acier. 25 Pour mieux illustrer le procédé selon l'invention, on donne les exemples suivants. Toutefois, il est entendu que ces exemples servent seulement à illustrer l'invention et ne la limitent aucunement et il est entendu aussi que'l'invention est applicable au durcissement de tout autre aggloméré formé de 30tout autre concentré de minerai ou mélange de concentrés de minerai. EXEMPLE 1 On sèche 100 parties en poids de concentré préparé de ma-gnétite présentant la composition ci-dessous et on le mélange à 35 environ 15 parties en poids de scorie de haut fourneau, séchée.-et broyée séparément, dont la grosseur de grains correspond à O une aire spécifique d'environ 2200-3000 cm /g : le304 94, 12$ Te 71*26# pe o, 4,22$ Mn 0,04$ 2 3 69 10651 4 2006040 MnO 0,05$ CaO 0,11$ MgO 0,31$ 5 AI2°3 0,27$ Si02 0,46$ Ti02 0,16$ V2°5 0,19$ 10 P2°5 0,02 $ S 0,015$ CM O O 0,14$ *a20 0,05$ K2O 0,08$ 15 CuO 0,01$ Composition de la scorie Si02 35,7$ Al 0 12,4$ 0,7$ 20 CaO 42,8$ MgO 6,5$ K20 0,9$ ffa2° 0,6 $ S 0,8$ 25 SO o',i$ Cl traces P 0,10$ p aire spé- 950 c m /g cifique v poids spé- 2,6-3,3 g/cm^ cifique apparent poids spé- 5,1 g/cm^ cif ique réel- Rapport CaO ! SiOg « 1,20 10Q,4$ On amène la matière pulvérulente mixte, sur une courroie transporteuse, à un plateau de granulation incliné à 45 *• Par 30 des buses situées au-dessus du plateau de granulation, on pulvérise de l'eau chaude (35-60°C) à raison de 12-17$ du poids du concentré de minerai, l'addition d'eau dépendant de la grosseur de grains des constituants pulvérulents. On transfère les pastilles molles ainsi obtenues du plateau à une courroie transporteuse en 35 matière non conductrice de l'électricité, par exemple -en caoutchouc ou matière similaire, la courroie étant disposée de manière à faire passer les pastilles, distribuées avec espacement sur la -courroie, à travers un champ électromagnétique alternatif à haute 69 10651 5 2006040 fréquence engendré par des moyens en eux-mêmes connus. la direction principale du champ engendré est horizontale relativement à la courroie, de manière à faire passer h travers la bobine d'induction les pastilles fraîches :-ui se trouvent sur la courroie0 5 Le dispositif à haute fréquence est alimenté par une puis sance de 4-6 I:¥ et la bobine d'induction est alimentée à une fréquence d'environ 1 MHz» La vitesse de transport de la courroie est variable et on peut régler le temps de traitement des Bastilles, Dans des pastilles ayant un diamètre de 15-20ma, on ob-10 tient un effet suffisant de chauffage et de durcissement au bout d'environ 3-5 secondes dans le champ alternatif à haute fréquence. Pour d'autres concentrés ou des temps de séjour différents, on peut appliquer une puissance différente et des fréquences d'un ordre similaire,, Les pastilles, qui ont probablement 15 été influencées par des courants de Foucault induits en leur sein, sont transférées dans des récipients grillagés en forme de paniers à parois basses ou dans des casiers métalliques aplatis» Après traitement dans le champ alternatif à haute fréquence, les pastilles ont acquis une solidité qui permet de les empiler en 20 couches de plusieurs décimètres d'épaisseur sans aucun risque d'écrasement. On empile à nouveau les uns sur les autres des récipients du genre mentionné, remplis de pastilles, sur un chariot muni de galets ou de roues et on transporte une charge qui peut comprendre en pratique plusieurs tonnes de pastilles, pour la 25 soumettre à un nouveau durcissement par traitement hydrothermique dans un autoclave„ Après avoir fermé l'autoclave, on le remplit de vapeur d'eau entièrement ou partiellement saturée pour porter progressivement la pression dans l'autoclave à 12 atmosphères relatives» 30 On maintient ce niveau de pression pendant Q,5-3heures selon la solidité que doit avoir le produit'final» On ramène alors la pression dans l'autoclave au niveau ambiant en relâchant l'excès de pression aussi rapidement qu'il est pratiquement possible, soit en 30 minutes environ ou davan-35 tage» L'examen montre que la solidité des pastilles à liant de scorie est portée de quelques kg par pastille après le traitement dans le champ alternatif à 60 à 100 kg par pastille tement hydro thermique dans l'autoclave» Bw OHfGJhtAL 69 10651 6 2006040 EXEIIPLE 2 On mélange 10C parties en poids de concentré de minerai présentant l'analyse ci—dessous à 12 parties en-poids de scorie granulée et finement broyée présentant l'analyse indiquée à 15 exemple 1, puis on ajoute 2,5 parties de calcaire finement broyé et 5 0,5 partie en poids de carbonate de magnésium, également finement broyé, et on mélange intimement les ingrédients» Analyse du concentré de minerai ?e3C4 74,79# Fe 655= Fe2Q3 15,49$ Kn 0,18# KnO 0,23# P 0,64# CaO - 2,44# F 0,13# KgO 1,01# aire spé- 750 cs^/g cifique Al^O, 0,63# poids spé- 2,6-2,9 g/cm^ 15 ^ cifique ap parent SiOp 3,39fi poids spé— 4,8 g/cm' 10 Ïi0„ 0,13^ V205 0,275' 20 F205 1,47# cifique réel O C,002# Yo o 0 1A?\ *-"o ^ , i tt n 2" 0,15?= 100,19# 25 le calcaire finement broyé peut avantageusement être cons titué par une matière pulvérulente de déchet nue l'on obtient comme sous-produit lorsqu'on broie cette roche en morceaux d'une certaine grosseur désirée,, liais peur la granulation,- le calcaire broyé doit avoir une finesse telle que son aire spécifique p ** 30 selon Haine soit de 2500-3500 cm /g, dans une proportion d'au moins 90#o Si nécessaire, le calcaire finement broyé peut être remplacé par environ 3# de dolomie, ou bien être entièrement remplacé par de la magnécite finement broyée» Avec ce mélange, on fabrique des pastilles de minerai de la même façon nue dans 35 l'exemple 1 „ Toutefois, la puissance nécessaire au traitement dans le champ alternatif h haute fréquence est accrue d'environ 20#, par suite du constituant partiellement non magnétique intro-* 4 d\tit"""àans ce mélange et» par suite de la teneur diminuée en liant BAO ORIGItslAL BAD ORIGfHAL1 69 10651 7 2006040 sous forme de scorie, on obtient des pastilles dont la solidité , après le traitement hydro thermique, est inférieure d'environ 10 fa à celle de l'exemple 1„ Le procédé suivant l'invention, visant à durcir des corps 5 agglomérés et particulièrement des pastilles, briquettes,ete„ en les exposant d'abord à l'influence d'un champ alternatif à haute fréquence puis en soumettant les agglomérés à un traitement hydro-thermique produit non seulement l'avantage de diminuer le prix de revient des processus/ou ^4*^îsxon, mais aussi un avantage indi-10 rect portant sur la manipulation des seories dans les processus de réduction, et, par une disposition appropriée des constituants dans les agglomérés, il peut aboutir à une diminution importante de la consommation de chaux ou de dolomie, particulièrement dans la fabrication de fonte à partir de concentrés de minerai de fer. 10651 8 2006040 REVEUDICATIOÏTS 1. Procédé de fabrication de corps durs àx partir d'un concentré de minerai, suivant lequel on mélange le concentré à un agent d'humidification, à un formateur de scorie et à un liant pour former une masse que l'on convertit en corps agglomérés, caractérisé par le fait que l'on expose ces corps à un champ alternatif à haute fréquence0 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on fait passer les corps à travers le champ alternatif à haute fréquence de manière à les exposer au champ pendant un temps suffisant pour élever leur température à un niveau prédéterminé, de préférence inférieur à 100°Co 3» Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'on expose les corps durcis à un traitement hydrothermique à une température d'environ 190-C et à une pression suffisante pour les durcir davantage. 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'on mélange à la masse, de la scorie granulée finement broyée provenant d'un processus métallurgique de fusion, de préférence une scorie de haut fourneau, constituant le seul liant des corps à durci». 5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4/ caractérisé par le fait que l'on utilise comme concentré de minerai un concentré de minerai de fer.