Brevet FR2103651A1 — publié le 19720414

La présente invention se rapporte à un procédé et à un appareillage pour la fabrication de boulettes de minerai grillées, cuites oufrittées ou de produits similaires, procédé grâce auquel les boulettes sont formées à partir d'une masse se composant prati-5 quement d'une fine poudre de minerai, ces boulettes passent à travers une installation de grillage, de cuisson ou de frittage et, ultérieurement, après avoir été refroidies, sont criblées et ensuite transportées. En outre, l''invention se rapporte aux; boulettes grillées, cuites ou frittées 'ainsi fabriquées. 10 De nos jours les boulettes sont couramment utilisées comme charge pour les hauts-fourneaux. A cet égard, elles présentent de grands avantages sur une charge de minerai en gros morceaux. Bien que la production de boulettes ne présente pas de grands problèmes du point de vue technique, cette production a 15 souvent le grand inconvénient d'une considérable formation de poussière résultante. Cette formation de poussière a lieu dans de nombreux stades du procédé de production, mais elle est particulièrement indésirable au cours du grillage, de la cuisson ou du frittage, du criblage et du transport ultérieur des boulettes. 20 Dans les installations modernes de production de bou lettes, en particulier celles qui sont implantées dans des zones à population dense, la protection et la lutte contre la formation de la poussière doit recevoir par conséquent la plus grande attention. A cet égard, il est connu d'implanter des installations de 25 dépoussiérage à l'entour du côté de déchargement de l'installation de grillage, de cuisson ou de frittage et à l'entour de l'installation de criblage, dans laquelle, dans un procédé ultérieur, les boulettes grillées sont séparées par criblage d'avec les fragments de blocs de minerai broyé. Bien qu'avec ce moyen, on parvienne à 30 obtenir localement un contrôle adéquat des poussières il semble néanmoins que, dans son ensemble, le problème de la poussière n'ait pas été résolu par lesdites installations de dépoussiérage. Cette conclusion est valable quel que soit le type de système de dépoussiérage connu dans la technique et utilisé sur place. 35 Le transport des boulettes criblées a lieu en général par l'intermédiaire d'un système de courroies, de postes de déchargement et de caissons ou de trémies de stockage. Si l'installation de fabrication des boulettes est implantée à proximité d'un haut-fourneau, ce système de transport peut être conçu pour être relié 40 au système d'alimentation dudit haut-fourneau. 71 31518 2 2103651 Or, il s1est avéré que même si l'on prévoit des installations de dépoussiérage à la fin de l'installation de grillage et à proximité de l'installation de criblage, il se forme à nouveau -de la poussière ou bien elle se trouve au moins à nouveau libérée, 5 à chaque poste ou trémie de déchargement'Ultérieur» Il en résulte une nocivité considérable due à la poussière» La solution évidente à apporter à ce problème semble être dé prévoir un système de dépoussiérage local supplémentaire à proximité de chaque point du système de transport où. la poussière 10 se trouve libérée. Toutefois, l'investissement requis à cet effet est si appréciable que cette solution doit être rejetée pour des raisons d'économie. L'invention a pour objet de prévoir une protection adéquate contre la nocivité due à la poussière tout en évitant l'in-15 vestissement appréciable mentionné ci-dessus. La présente invention réside dans le fait que les boulettes, après avoir été grillées, cuites ou f rittées^ sont refroidies jusqu'à une température ne dépassant pas 60°G, et, qu'après avoir été criblées, elles sont humidifiées pour contenir une quan-20 tité d'eau se montant jusqu'à 2 à; 5$ en poids des boulettes. En général, le refroidissement des boulettes est effectué d'une manière beaucoup moins intensive. Etant donné que ce refroidissement se produit en général par succion de l'air ambiant à travers le lit, le refroidissement en particulier jusqu'à des températures ne dépas-25 sant pas 100° exige une longueur plus grande des aections de'refroidissement ainsi que la nécessité de ventilateurs à capacité-élevée. Grâce aux procédés connus dans la te clinique, les boulettes sont en général transportées à- l'état sec, à une température d'approximativement 120QC. Toutefois, en les maintenant humides en cours 30 de transport, la formation de poussière ne semble pas avoir lieu au cours de leur déchargement. Afin de permettre aux boulettes d'être humidifiées avec de l'eau, sans que la majeure partie de l'eau s'évapore et qu'ainsi les boulettes se sèchent à nouveau ultérieurement, il s'est avéré nécessaire de refroidir tout d'abord 35 les boulettes jusqu'à une température ne dépassant pas 60°C. Bien que dans le préambule et dans la description qui va suivre, on se réfère constamment à un procédé pour la fabrication de boulettes grillées, cuites ou frittées, l'invention ne s'y limite pas. L'invention, considérée d'une manière générale se rap-40 porte à un procédé et à un appareillage pour la fabrication de 71 31518 5 2103651 produits grillés, cuits, ou frittés, fabrication qui est effectuée par mi procédé qui est analogue au procédé de fabrication de boulettes. Ainsi qu'on l'a indiqué précédemment, il est possible 5 d'envisager d'effectuer le refroidissement à une température ne dépassant pas 60° par aspiration de l'air de refroidissement à travers le lit de boulettes. Toutefois, il s'est avéré que si l'on considère la hauteur du lit de boulettes, il subsiste encore des différences considérables de température, ce qui fait en particu-10 lier qu'une température considérablement plus élevée subsiste dans la couche supérieure de boulettes. Pour cette raison, conformément à 1*invention, les boulettes sont, de préférence, tout d'abord séchées à l'air jusqu'à une température comprise dans l'intervalle de 100 à 400°C, après quoi le refroidissement se poursuit par la 15 pulvérisation d'eau en une quantité se montant jusqu*à approximativement 656 en poids des boulettes,ce qui fait que ces boulettes sont sensiblement refroidies jusqu'à une température comprise dans l'intervalle de 30 à 50°Co Etant donné que les boulettes ont tout d'a-boffd à être refroidies à l'air pour passer d'une température d'appro-20 ximativement 1320°C à une température comprise dans l'intervalle de 100 à 400°C, et de préférence comprise dans l'intervalle de 120 à". 150°C, la zone dans laquelle l'eau est pulvérisée sur les boulettes sera déterminée par plusieurs facteurs contrôlables ou variables. Toutefois, de façon générale, la pulvérisation a lieu vers la moitié 25 de la période de refroidissemento Il y a lieu de remarquer que, pour des raisons de qualité et techniques, on ne désire pas effectuer1 le refroidissement à l'eau immédiatement après la dernière zone de bouletage dans l'installation de grillage, de cuisson ou de frittage. Dans cette 30 zone, la température des boulettes est encore si élevée que, par suite du refroidissement considérable par la pulvérisation de l'eau, les boulettes peuvent se fissurer et produire une quantité appréciable de poussière. En outre, on désire que le refroidissement se produise dans une zone telle, avant l'extrémité de la zone de. 35 refroidissement, que l'eau appliquée par pulvérisation s'évapore avant le point auquel les boulettes sont déchargées de la courroie. Il en est ainsi parce qu'une formation considérable de vapeur à proximité de ce point amènerait des quantités appréciables de poussière ainsi que la vapeur d'eau engendrée à passer dans le 40 système de dépoussiérage prévu in situ, ce qui fait que ledit 71 31518 4 2103651 système pourrait facilement s'obstruer. la vapeur engendrée dans la zone de refroidissement acquière une température dépassant 100°C. En conséquence, il n'y a aucune condensation possible. Le mélange d'adr et de vapeur d'eau 5 formé dans la zone de refroidissement est utilisé pour le séchage des boulettes humides. La poussière entraînée par l'air de refroidissement at par la vapeur d'eau résultante est ultérieurement filtrée par le lit de boulettes humides. De cette manière, on empêche qu'il se produise une sérieuse polution de l'environnement. 10 Comme on l'a fait remarquer précédemment, le gradient de température (courbe graphique) dans la zone de refroidissement est déterminée par plusieurs facteurs tels que l'épaisseur du lit de boulettes se trouvant dans l'installation de grillage, de cuisson ou de frittage,.la vitesse de la courroie à travers ladite instal-15 lation et la température du lit de boulettes à la fin de la zone de grillage, de cuisson et de frittage. Conformément à la présente invention, on préfère un procédé dans lequel la température des boulettes à la fin de la zone de refroidissement/réglée en choisissant la quantité d'eau appliquée par pulvérisation en fonction de' 20 la quantité transportée et de la vitesse de la courroie du transporteur déplaçant les boulettes à travers l'installation de grillage, de cuisson ou de frittage et de la température des boulettes au début de la zone de refroidissement. Dans certaines conditions, la quantité d'eau requise pour 25 le refroidissement se trouve même encore réduite par des facteurs supplémentaires qui peuvent également influencer le choix de la zone dans laquelle l'eau sera injectée. Ainsi, la quantité de vapeur d'eau engendrée dans las zones de refroidissement de l'installation du grillage, de cuisson ou de frittage peut devenir par trop élevée, 30 ce qui fait que des difficultés peuvent prendre naissance dans le système de commande de l'installation de grillage, de cuisson ou de frittage. Etant donné que l'on recherche un procédé de production économique, on réutilise, la température élevée de l'agent de refroidissement pour le séchage et le préchauffage des boulettes non 35 grillées, la vapeur d'eau engendrée au cours de la pulvérisation de l'eau se trouve également entraînée dans le procédé de régénération. Si la quantité de vapeur d'eau engendrée est trop élevée, le point de rosée du mélange air chaud-vapeur peut s'élever jusqu'à un degré tel que des problèmes peuvent prendre naissance au cours 40 du procédé de régénération. Indépendamment de ceci, une teneur en 71 31518 5 2103651 humidité trop élevée de l'agent de refroidissement peut être préjudiciable à la structure de l'installation de grillage, de cuisson ou de frittage. En particulier, il est possible d'imaginer que, par suite de l'hydratation, le garnissage réfractaire de l'installation 5 de grillage commencera à s'éroder ou que des parties mécaniques telles que des ventilateurs ou autres parties analogues se trouveront sévèrement attaquées. ~ Dans de telles circonstances, il s'est néanmoins avéré possible, conformément à l'invention, de refroidir la masse de 10 boulettes jusqu'à un degré suffisant sans permettre qu'une quantité anormale d'eau passe dans le système dès zones de refroidissement de l'installation de grillage, de cuisson ou de frittage. On peut obtenir ce résultat par un refroidissement ultérieur à l'eau au cours du transport des boulettes jusqu'à l'installation de criblage. 15 Comme on l'a fait remarquer précédemment, l'objet de l'invention est de faire en sorte que les boulettes restent à l'état humide au cours du transport ultérieur à partir de l'installation de criblage. Toutefois, il est indésirable d'humidifier les boulettes jusqu'à un degré tel qu'un excès d'humidité entrave le 20 chargement du haut-fourneau. Il y a également lieu de prendre garde à ce que les parties mécaniques du système de transport ne soient pas atteintes par l'eau qui s'égoutte chargée de dépôts de minerai boueux. Pour ces raisons, il y a lieu de recommander un mode 25 de réalisation du procédé conforme à l'invention* mode de réalisation dans lequel la quantité d'eau utilisée pour l'humidification de boulettes est réglée en fonction de la quantité transportée de boulettes et de la vitesse de la courroie les transportant, ainsi que de la capacité d'absorption d'eau des boulettes, de manière 30 qu'au cours du déchargement suivant des boulettes, les boulettes humidifées n'entraînent pas avec elle de l'eau à l'état libre0 Il s'avère souvent nécessaire d'inclure, dans le système de chargement, une trémie de stockage entre 1*installation de fabrication des boulettes et un haut-fourneau. Il s'est avéré 35 que, dans certaines circonstances, de la poussière en vrac peut se former de nouveau dans la masse de boulettes lorsqu* elles quittent lesdites trémies de stockage. Ceci peut s'expliquer par le fait que si cette masse passe à travers de grandes trémies, une quantité plus que négligeable de fragments se produise, ce qui fait que la 40 capacité d'absorption d'eau de la masse se trouve accrue. Toute 71 31518 6 2103651 fois, en raison du temps de séjour relativement long des boulettes dans les trémies, l'eau précédemment appliquée pénètre également plus profondément dans le coèur des "boulettes, fait qui se combine avec une certaine déshydratation de leur peau extérieure. Toute 5 poussière qui adhère aux boulettes par l'humidité se trouve ainsi détachée. Conformément à l'invention pn peut pallier l'inconvénient qui précède en soumettant les boulettes à un second procédé d'humidification dans les trémies de stockage. 10 En plus du procédé décrit ci-dessus, l'invention concer ne un appareillage pour la, fabrication de boulettes grillées, cuites ou frittées conformément audit procédé. A cet effet, cet appareillage comprend des dispositifs pour la production de boulettes non grillées, une installation de grillage, de cuisson ou de frittage 15 comportant plusieurs zones de refroidissement, un transporteur à courroie pour le transport des boulettes grillées jusqu'à une installation de criblage ainsi qu'un système de transport pour le déchargement des boulettes criblées, bien que cet appareillage soit de plus caractérisé par le fait qu'il comporte des dispositifs 20 pour la pulvérisation d'eau sur les boulettes situées en aval de la première zone de refroidissement et au-delà du système de cribla^. Ainsi qu'on l'a précédemment exposé en détail, l'appareillage est, de plus, réalisé, de préférence, d'une manière telle 25 qu'il comporte des moyens pour/La pulvérisation d'eau sur le transporteur à courroie en avant du système de criblage et dans une . trémie de stockage qui est comprise dans le système de transport pour le déchargement des boulettes criblées. En incluant la ou les zones de refroidissement, dans 30 lesquelles de l'eau peut être pulvérisée, dans un circuit de régénération pour le séchage et le préchauffage des boulettes non grillées par la chaleur engendrée dans cette ou ces zones de refroidissement, il est, en outre, possible, conformément à l'invention, d'améliorer considérablement l'économie du procédé ainsi que 35 de diminuer la nocivité causée à l'environnement par la poussière. De plus, la température régnant dans les sections de séchage de préchauffage de 1'installation de grillage peut être soigneusement réglée en mesurant avec précision la quantité d'eau de refroidissement. 40 A ce sujet, il y a lieu de remarquer que la poussière 71 31518 i 2103651 foimée dans les zones de refroidissement passe, par le système de régénération, dans la zone de séchage de l'installation de grillage et y est ensuite absorbée par le lit de boulettes, la majeure partie de poussière formée est ainsi retenue dans le procédé. En 5 raison du fait que l'eau est pulvérisée sur les boulettes, la zone de refroidissement peut être plus courte que si l'on ne disposait que du seul refroidissement par air pour obtenir le même niveau de température. De plus,on peut obtenir une réduction de l'énergie fournie au ventilateur, car il y a considérablement moins d'air de 10 refroidissement à faire passer à travers le lit de boulettes. Enfin, l'invention se rapporte à des boulettes grillées, cuites ou frittées qui ont été fabriquées conformément au procédé décrit ci-dessus et à l'aide de l'appareillage décrit ci-dessus. Ces boulettes semblent entraîner moins de nocivité due à la pous-15 sière au cours de leur stockage et de leur transport que d'autres boulettes connues dans la technique. On va maintenant'décrire l'invention plus en détail en se référant au schéma de circulation annexé. Sur ce dessin le cours du procédé de grillage est très schématiques®nt représenté et 20 rendu intelligible à l'aide des références suivantes. L'installation 1 de grillage, de cuisson ou de frittage comporte successivement une zone 2 de séchage et de paré chauffage, un certain nombre de zones 3 de grillage et deux zones 4 et 5 de refroidissement, 25 Les boulettes dites "vertes6®, qui ont été mises en for me mais non grillées, sont amenées à la zone de séchage en 6, et sont, après cela, transportées à travers toute l'installation de grillage 1 sur une courroie continue de grillage. Après avoir passé la dernière zone 5 de refroidissement, les boulettes sont déchargées 30 en 7 sur un transporteur ascendant 8 à courroie qui les amènent jusqu'à un crible 9. Les boulettes provenant de ce crible passent dans un système de transport en vue de leur déchargement, système qui comprend des courroies, des trémies de stockage, et d'autres courroies encore qui sont schématiquement désignées par des réfé-35 rences 10, 11 et 12. Des dispositifs, placés en 13 et 14 pour éliminer la poussière par aspiration aboutissent à des installations de dépoussiérage, en amenant la poussière s'élevant en tourbillons à être extraite au point de déchargement de l'installation de 40 grillage 1 et de l'installation de criïïage 9. 71 31518 8 2103651 De l'eau est pulvérisée sur la masse transportée en 15» 16j 17 et 18s c'est-à-dire au début de la seconde zone de refroidissement ,- sur la courroie 8, immédiatement après le crible 9 et dans la trémie de stockage 11. 71 31518 9 2103651 REVENDICATIONS 1. Procédé pour la fabrication de boulettes grillées, cuites ou frittées ou de produits similaires, procédé dans lequel les boulettes sont formées à partir d'un mélange se composant pra- 5 tiquemenfc de poudre de minerai, ces boulettes passent à travers une installation de grillage, de cuisson ou de frittage et, après avoir été ultérieurement refroidies, sont criblées et ensuite transportées, ce procédé étant caractérisé par le fait que les boulettes, après avoir été grillées ou traitées d'une façon ana-10 logue, sont refroidies jusqu'à une température ne dépassant pas 60°C, et que ces boulettes, après avoir été criblées, sont humidifiées jusqu'à une teneur en eau de 2 à 5# en poidsi 2. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que les boulettes, après le traitement thermique, sont 15 tout d'abord refroidies à l'air jusqu'à une température comprise entre 100 et 400°C, après quoi le refroidissement est poursuivi par une pulvérisation d'eau-en une quantité atteignant jusqu'à approximativement 6# du poids desdites "boulettes, après quoi:' ces boulettes sont refroidies de nouveau jusqu'à une température com-20 prise dans l'intervalle de 30 à 50°C. 3. Procédé conforme à la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la température des boulettes lorsqu' elles quittent l'installation de grillage, de cuisson ou de frittage est réglée en choisissant la quantité d'eau, appliquée par pulvérisa- 25 tion, en fonction de la quantité transportée et de la vitesse du transporteur de boulettes à travers l'installation de grillage, de cuisson ou de frittage et de la température des boulettes au début de la zone de refroidissement. 4. Procédé conforme à la revendication 2 ou 3, caractéri-30 sé par le fait qu'un refroidissement ultérieur est effectué avec de l'eau au cours du transport des boulettes jusqu'à l'installation de criblage. 5.Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la quantité d'eau appliquée aux 35 boulettes est réglée en fonction de la quantité transportée de boulettes et de la vitesse de transport du transporteur de boulettes ainsi que de la capacité d'absorption d'eau des boulettes, de manière qu'au cours du déchargement suivant des boulettes, lors du transport des boulettes, les boulettes humidifiées ne puissent pas 40 entraîner avec elles de l'eau à l'état libre. 71 31518 2103651 60 Procédé conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, et dans lequel, lors du transport ultérieur des 'boulettes,, il est fait appel à des trémies de stockage, ce procédé étant caractérisé par le fait que les boulettes sont soumises à une secon-5 de humidification dans les trémies de stockage. T. Appareillage pour la fabrication de boulettes grillées, cuites ou frittées conformément au procédé décrit dans l'une quelconque des revendications précédentes comportant des dispositifs pour la production de boulettes non grillées, une installation de 10 grillage, de cuisson ou de frittage comportant plusiefurs zones de refroidissement, un.transporteur à courroie pour les transports des boulettes grillées jusqu'à un système de criblage, ainsi qu'un système de transport pour le déchargement des boulettes criblées, cet appareillage étant caractérisé par le fait que des moyens sont 15 prévus pour la pulvérisation de l'eau sur les boulettes se trouvant dans -une zone située en aval de la première zone de refroidissement et se trouvant dans une zone située en aval du système de criblage, en considérant le sens d'écoulement des boulettes ou de produits similaires. 20 8. Appareillage conforme à la revendication 7, caractérisé par le fait que l'on a prévu des dispositifs supplémentaires pour la pulvérisation de l'eau sur le transporteur à courroie en avant du système de criblage, 9. Appareillage conforme à la revendication 7 ou 8, fai-25 sant appel à un système de transport pour le déchargement des boulettes criblées dans lequel est incluse une trémie de stockage, cet appareillage étant caractérisé par le fait que l'on prévoit des dispositifs supplémentaires pour la pulvérisation de l'eau dans ladite trémie de stockage. 30 10. Appareillage conforme à l'une quelconque des revendi cations 7,8 ou 9, caractérisé par le fait que la ou les zones de refroidissement dans lesquelles de l'eau peut être pulvérisée, sont incluses dans un circuit de régénération pour lé séchage ou le préchauffage des boulettes non grillées au moyen de la chaleur 35 engendrée dans la ou les zones de refroidissement.précitées. 11. Boulettes grillées obtenues au moyen du procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6.