Brevet FR2011742A1 — publié le 19700306

, 1 ,2011742, L'invention concerne un procédé pour la production de fer à partir de minerai de fer. Conformément à l'invention, il est prot)bâé'"un:-0océyë"'pb&r-la-production de fer à partir de minerai, ce procédé consistant à 5 envoyer le minerai de fer et un fondant dans une flamme alimentée au moyen d'une lance par un courant de combustible carboné et un courant d'oxygène ou d'air riche én oxygène, en entraînant le minerai de fer réduit en particules et un fondant dans les courants de combustible et d'oxygène et en réglant la combustion pour établir, 10 au moins dans la flamme, des conditions réductrices qui donnent lieu à la réduction du rainerai en fer au cours de son passage à travers la flamme, le fer et le laitier ainsi formés étant' recueillis dans un récipient récepteur. Le combustible carboné peut être un combustible car"boné liqui-15 de tel que le mazout, et le fondant est de préférence la castine. Le fondant et le minerai peuvent être broyés finement, puis criblés à une grosseur de moins de 1,5 mm. A l'heure actuelle, le minerai de fer est disponible en très grandes quantités à l'état finement divisé et il suffit de le cribler avant de l'utiliser dans le 20 procédé de l'invention. Un mélange de castine et de minerai de fer peut être introduit dans la lance avec un débit de 1,5 à 2,5 t/mn. La proportion du Binerai de fer peut être de 5 à 9 parties en poids pour chaque partie en poids de castine. Typiquement, l'oxygène peut être fourni 25 à la lance avec un débit de 566 à 792 nrVmn et le mazout peut être délivré avec un débit de 500 à 590 litres/mn. De préférence, la flamme est formée au moyen d'une lance de soufflage à plusieurs ajutages, telle que décrite dans le Brevet français n° 1 422 692 et/ou dans le Brevet français n° 1 558 217 30 accordés à la même Demanderesse. En particulier, la lance peut être constituée par. un corps allongé contenant une conduite d'alimentation de combustible en position centrale et une conduite d'alimentation d'oxygène qui entoure la conduite d'alimentation en combustible de façon à ménager un passage annulaire pour l'arrivée 35 de l'oxygène, le corps étant muni, à l'une de ses extrémités, d'une buse d'éjection dans laquelle sont formés plusieurs orifices d'échappement en communication avec la conduite d'alimentation en oxygène par plusieurs tuyaux d'alimentation d'oxygène en position angulaire par rapport à l'axe longitudinal de la lance, la conduite 40 d'alimentation en combustible étant munie, à sa sortie, de plusieurs 69 21875 2 2011742 tuyaux d'alimentation en combustible qui la prolongent et dont la partie terminale .est située dans un tuyau d 'alimentatipn. en- .oxygène correspondant, de, sorte que l'oxygène qui parcaurtees tuyaux d'alimentation vers les orifices d'échappement forme ,un.courant 5 annulaire autour de l'extrémité des tuyaux d'alimentation en combustible correspondants, le combustible étant ainsi entraîné dans les courants d'oxygène au moment où ils se déchargent par les orifices d'échappement. Les tuyaux d'alimentation en oxygène peuvent comporter des 10 moyens pour accélérer le courant de gaz dans ces tuyaux au-delà des extrémités des tuyaux d'alimentation en combustible. De* préférence, des dispositions sont prises pour que la conduite centrale de combustible soit mobile en direction axiale par rapport au / corps allongé de la lance, ce qui permet de régler la position des 15 tuyaux d'alimentation en combustible dans les tuyaux d'alimentattôn en oxygène qui s'étendent à partir de la conduite principale d'oxygène. Lorsque la lance est destinée à servir avec du mazout et de l'oxygène, le corps est pourvu de moyens de refroidissement, sous la forme de passages annulaires entourant les conduites d'alimenta-20 tion en combustible et en oxygène. Il est préférable que le fluide de refroidissement traverse de haut en bas un passage annulaire entourant la conduite d'alimentation en oxygène vers la buse d'éjec tion de la lance, puis revienne de bas en haut le long d'un passage annulaire extérieur ménagé dans la lance au contact de sa surface 25 extérieure. . Les moyens pour accélérer le passage du gaz dans les tuyaux d'alimentation en oxygène peuvent être constitués par un Venturi, la surface de l'étranglement étant déterminéepar la vitesse que doit avoir l'oxygène en quittant la buse. Dans une forme d'exécu-30 tion typique, le Venturi peut être délimité par une surface tron-conique convergente dans la paroi du tuyau d'alimentation en oxygène, cette surface formant un angle de 13° avec l'axe.longitudinal du tuyau d'alimentation en oxygène, tandis qu'une surface tronconi-que divergent vers l'arriére du Venturi est inclinée,selon un angle 35 de 7® .par rapport à cet axe . ; . . . • . - . .. . Le mazout qui alimente la. flamme peut contenir de la chaux sous forme de bouillie.; selon un autre procédé, la chaux, peut être mélangée au minerai de fer, ce mélange étant introduit dans le courant d.'oxygène. . , . • • 40 ' L'un des procédés de réalisation pratique de .1.'invention va 69 21875 2011742 être décrit à seul titre d'exemple et en référence au dessin annexé. La fig. est une représentation schématique d'un procédé d'exécution de l'invention. Une lance de soufflage à plusieurs jets 10, réalisée selon le 5 Brevet n° 1 422 692 mais comportant trois ajutages de sortie 11, est placée de façon à diriger une flamme 12 dans un convertisseur 13 qui sert en l'occurrence de récipient récepteur. Le récipient 13 est muni, vers son extrémité inférieure 14, d'un trou de coulée supérieur 15 pour l'extraction du laitier du récipient 13 et d'un 10 trou de coulée inférieur 16 pour extraire le fer. La conduite centrale 17 dans la lance 10 est raccordée à une alimentation en mazout et l'autre conduite 18 qui entoure la conduite de mazout 17 est connectée à une canalisation d'oxygène 19. L'oxygène est délivré sous pression à partir de la canalisation 19» 15 pour descendre le long de la lance 10 selon le mode décrit dans le mémoire du Brevet n° 1 422 692. A la canalisation d'oxygène 19 sont reliés deux lits fluidisés 20 et 21, disposés de façon à alimenter en parallèle la canalisation. Le premier lit 2o est un lit fluidisé de minerai de fer qui 20 a été criblé à une grosseur de particules inférieure à 1,5 mm et le lit fluidisé est activé de façon à introduire du minerai dans la canalisation d'oxygène, de telle sorte que lé minerai de fer particulaire soit entraîné dans le courant d'alimentation d'oxygène vers la lance 10. Le second lit 21 est un lit fluidisé de casti-25 ne qui a été broyée et criblée de même à une grosseur de particules inférieure à 1,5 m®» la disposition étant telle que l'oxygène qui parvient à l'extrémité supérieure de la lance contienne et entraîne du minerai de fer et de la castine. D'autres points d'alimentation en castine ou en minerai de fer peuvent être facultativement prévus 30 dans la conduite 17 d'alimentation en mazout de la lance. Des ferrailles sont placées dans le récipient récepteur 13 et l'alimentation de la canalisation d'oxygène 19 en minerai de fer et en castine est interrompue. Le mazout et l'oxygène sont envoyés dans la lance 10 et le mélange combustible qui sort de la 35 buse 11 de la lance 10 est enflammé. La flamme 12 issue de la lance est dirigée sur les ferrailles contenues dans le récipient récepteur 13 pour former une fusion de fer au fond de ce récipient. Puis l'alimentation de la canalisation d'oxygène 19 en castine et en minerai de fer est établie, le mélange de castine et de minerai de 40 fer traversant la lance 10 avec un débit de quelque 2 t/mn. La 69 21875 V 2011742 proportion de la castine au minerai de fer est de 1,75 t de minerai de fer pour 0,25 t de chaux. Le débit d'alimentation de la lance en oxygène s'élève à 680 nP/mn et le mazout est délivré à la lance avec-lin débit de 5^5 litres/mn. Les particules de minerai de fer 5 et de castine traversent la flamme 12 fortement réductrice à l'extrémité de la lance 10 et le minerai de fer est réduit en fer métallique, tandis que les matières de déchet contenues dans le minerai se combinent avec la castine pour former un laitier. Le laitier et le fer ainsi produits sont recueillis dans le récipient 10 récepteur 13 et sont périodiquement soutirés à la demande à partir du récipient 13 par las trous de coulée 15 et 16 prévus à cette fin. De préférence, le récipient convertisseur 13 est équipé de brûleurs auxiliaires pour achever la combustion des gaz en provenance de la lance de soufflage à jets multiples 10. 15 II est du reste bien entendu ipie le mode de réalisation d« l'invention qui a été décrit ei°- 69 21875 5 -2011742 REVENDICATIONS 1.- Procédé pour la production de fer à partir de minerai, consistant à envoyer le minerai de fer et un fondant, dans une flamme alimentée au moyen d'une lance par un courant de combustible carboné et un courant d'oxygène ou d'air riche- en oxygène, en entraî- 5 nant le minerai de fer et le fondant réduits en" particules dans les courants de combustible et d'oxygène et en réglant la combustion pour établir," au moins dans la flamme, des conditions réductrices qui donnent lieu à la réduction du minerai de fer au cours de son passage à travers la flamme, le fer et le laitier ainsi formés 10 étant recueillis dans un récipient récepteur. 2.- Procédé selon la revendication l), caractérisé par le fait que le combustible carboné est un hydrocarbure combustible tel que le mazout# 3.- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caracté-15 risé par le fait que le fondant est la castine. 4.- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le fondant et le minerai sont criblés à une grosseur de particules inférieure à 1,5 mm. 5.- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caracté-20 risé par le fait que le fondant et le minerai sont mélangés avant d'être introduits dans les courants d'alimentation de combustible et d'oxygène dans la lance. 6.- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la lance est constituée par un corps allongé 25 contenant une conduite d'alimentation en combustible en position centrale et une conduite d'alimentation en oxygène qui entoure la conduite d'alimentation en combustible de façon à ménager un passage annulaire pour l'arrivée de l'oxygène, le corps étant muni, à l'une de ses extrémités, d'une buse d'éjection dans laquelle sont 30 formés plusieurs orifices d'échappement en communication avec la conduite d'alimentation en oxygène par plusieurs tuyaux d'alimentation d'oxygène en position angulaire par rapport à l'axe longitudinal de la lance, la conduite d'alimentation en combustible étant munie, à sa sortie, de plusieurs tuyaux d'alimentation en combusti-35 ble qui la prolongent et dont la partie terminale est située dans un tuyau d'alimentation en oxygène correspondant, de sorte que l'oxygène qui parcourt ces tuyaux d'alimentation vers les orifices d'échappement forme un courant annulaire autour de l'extrémité des tuyaux d'alimentation en combustible correspondants, le combustible 69 21875 6 2011742 étant ainsi entraîné dans les courants d'oxygène au moment où ceux-ci se déchargent par les orifices d'échappement, 7.- Procédé selon la revendication 6), caractérisé par le fait t que les tuyaux d'alimentation en oxygène comportent des moyens 5 pour, accélérer le courant de gaz au-delà des extrémités des tuyaux d'alimentation en combustible . 8.- Procédé selon l'une des revendications 6) ou 7), caractérisé par le.fait que la conduite centrale de la lance est raccordée-à une source de combustible et que la conduite extérieure est connec- 10 tée à une canalisation d'oxygène à laquelle se raccordent un premier lit fluidisé de minerai de fer et un second lit fluidisé de castine finement divisée. 9v- .'Procédé :sèion l.funeides -Éévehaications 'précédentes, caractérisé par le fait que la castine et le minerai de fer sont entraînés 15 avec le combustible d'alimentation sous la forme d'une bouillie> 10.- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'une certaine quantité de ferrailles est placée dans le récipient récepteur et que la.flamme issue de la lance est dirigée sur ces ferrailles pour former une fusion dans le récipient 20 récepteur; 11.- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'un mélange de castine et de minerai de fer est introduit dans la lance avec un débit de 1,5 à 2,5 t/mn? 12.- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé 25 par le fait que le proportion de minerai de fer est de 5 à 9 parties en pouds pour chaque partie en poids de castine. 13-- Procédé selon la revendication 11) ou 12), caractérisé par le fait que la lance est alimentée en oxygène avec un débit de 566 à 792 m /mn et en mazout avec un débit de 5^5 litres/mn. 30 14.- Fer de type quelconque, obtenu par le procédé selon l'une des revendications précédentes.