Brevet FR2077587A1 — publié le 19711029

01i»10 1 2077587 La présente invention se rapporte à des laitiers préfabriqués, préparés par frittage et concerne plus particulièrement des laitiers, qui du point de vue métallurgique, sont très réactifs et qui n'attaquent que très faiblement les matières réfractaires basiques, comme par exemple la dolomie et 5 la magnésie, utilisées comme revêtements réfractaires par exemple dans les procédés L.D., L.D.A.C. et Kaldo, fournissant ainsi des périodes de soufflage très courtes ainsi que des campagnes de convertisseurs améliorées. Les procédés de production d'aciers par soufflage sont déjà caractérisés par de courtes périodes de soufflage. Cependant on essaye de réduire 10 davantage ces périodes. En travaillant dans cette direction on se heurte à une opération très gênante, c'est à dire, la formation relativement lente du laitier. Le laitier est formé à partir d'additions, de composants oxidés du métal et de fer oxidé. Par conséquent, la composition du laitier change con-Ijj stamment pendant l'opération de soufflage. Au début, le laitier est acide et devient de plus en plus basique avec la dissolution croissante de la chaux pour n'atteindre son efficacité métallurgique totale qu'à la fin de la période de soufflage. La chaux constitue l'addition la plus importante et le degré de cuisson, 20 c'est à dire la réactivité, influence la formation du laitier d'une façon décisive. La dissolution d'une chaux active faiblement cuite est plus rapide que la dissolution d'une chaux fortement cuite. Ces chaux forment aisément avec la silice une couche de silicate dicalcique autour de la pièce de chaux, ce qui retarde fortement la dissolution de la chaux dans le laitier. Durant cette 25 période, la chaux,est soumise à la chaleur du procédé et est cuite en quelques minutes en une chaux fortement cuite, ce qui diminue fortement la dissolution de la chaux. Pour remédier à cet inconvénient, on utilise un fondant, qui empêche la formation de la couche de silicate dicalcique en la dissolvant. 3Q Par exemple dans le procédé L.D. on utilise comme fondant de préférence le fluorure de calcium. Le désavantage résultant de l'utilisation d'un tel fondant réside dans une attaque importante des matériaux réfractaires et dans la formation de gaz contenant du fluor. On peut également utiliser comme fondant le minerai de fer; cependant la gangue fournit des quantités de laitier plus importantes. De temps à autre on utilise comme fondant également des matières contenant de l'alumine, comme par exemple la bauxite. Ces fondants sont particulièrement efficaces s'ils sont chargés simultanément avec une partie de la chaux. ,n Les fondants accélèrent la formation du laitier en favorisant la 71 01410 2 2077587 dissolution de la chaux; cependant la formation du laitier démande toujours un temps long. On ne peut diminuer le temps de soufflage d'une manière décisive qu'en éliminant la formation du laitier dans le convertisseur, c'est à dire en utili-5 sant du laitier préfabriqué. Les réactions métallurgiques commencent plus tôt et se déroulent plus rapidement. En plus, la conduite du procédé est simplifiée du fait qu'on ne nécessite qu'une seule addition, c'est à dire le laitier préfabriqué. On avait déjà proposé des laitiers préfabriqués avant la mise en service des procédés par soufflage d'oxygène, mais ces laitiers n'ont pas été 10 introduits car ils n'apportaient pas de succès économique par leur utilisation dans les procédés lents d'affinage sur sole, par exemple dans des fours Martin respectivement dans des fours à arc électrique. Les laitiers liquides du procédé Perrin font exception (procédé de réaction du laitier); cependant ceux-ci sont utilisés pour l'affinage de l'acier 15 à l'extérieur du four. Le laitier est d'autant plus réactif du point de vue métallurgique, .s'il comprend une plus grande quantité de chaux "libre" réactive. Voilà pourquoi dans les laitiers préfabriqués, la quantité de fondant doit être plusieurs fois plus élevée que la quantité de silice. Le rapport fondant/silice doit être 20 aussi élevé que possible. Cependant la fluidité du laitier doit être garantie aux températures de production d'acier dans les fours. Dans ce qui. suit on ne considère pas le fluorure de calcium. Ainsi les laitiers sont formés avant tout à partir de la chaux avec de l'alumine et/ou de l'oxide ferrique. Ces laitiers sont très réactifs, mais attaquent fortement la 25 dolomie et la magnésie. II.a été trouvé que ces laitiers à base d'alumine respectivement à base de ferrite n'attaquent les revêtements basiques que très faiblement, s'ils contiennent 8 à 15 fo en poids de MgO. Un tel laitier à base d'alumine aurait donc la composition chimique suivante: 3q. CaO: 50 à. 55 f° en poids Al^Oy 27 à 39 f° en poids MgO: 8 à 15 $ en poids Un tel laitier est.avantageusement utilisé pour l'affinage. Cependant pour l'affinage par oxydation le laitier doit contenir de 35 l'oxide ferrique.. Dans ce cas, l'alumine des laitiers préfabriqués mentionnés plus haut est remplacée partiellement ou totalement par du EegO^. Selon la présente invention il faut observer dans les laitiers les rapports suivants: _\ MgO _ 1 40 a; A1203 + Fe203 2,5-4,0 71 01410 3 2077587 Avec ce rapport, l'attaque du laitier sur la dolomie et la magnésie est très réduite. AL203 + Fe203 = X'5 a 2,0 5 Ce rapport fournit des laitiers très réactifs avec une bonne fluidité, qui malgré tout ne dissolvent que lentement la chaux de la dolomie. La production de tels laitiers exempts de silice est très coûteuse. La plupart des matières premières utilisables contient de la silice. Cependant on peut tolérer sans désavantage quelque silice dans les laitiers préfabriqués. 10 Selon l'invention la teneur en silice des laitiers ne doit pas dépasser 10 ia en poids , afin que les laitiers puissent absorber la silice provenant du bain métallique sans diminution de la réactivité métallurgique. De tels laitiers peuvent être préparés à partir de castine, de dolomie et de bauxite, et aucune de ces matières premières données n'a besoin d'être très pure. Au lieu de la bauxite on peut également utiliser de la boue rouge provenant de la production d'alumine. Dans ce cas, il y aura des quantités sensibles d'oxide de titane et d'oxide de sodium. Selon l'invention aucun de ces oxides ne doit dépasser les 6 ^ en poids dans le laitier préfabriqué. 20 Dans les laitiers utilisés dans les procédés traditionnels de produc tion d'aciers, des teneurs en MgO de 8 à 15 % en poids ne sont pas usuels. Pour le procédé L.D. on trouve des teneurs en MgO allant de 1,1 â 3,7 % en poids. Ces faibles teneurs proviennent avant tout des matériaux réfractaires, comme la dolomie et la magnésie, dissous dans le laitier. 2^ L'opinion que même ces faibles quantités de MgO dans les laitiers usuels empêchent l'attaque du matériau réfractaire, est toujours discutée. De ce fait, l'addition voulue de MgO, par exemple avec de la chaux faiblement cuite, n'est faite que dans quelques aciéries. Même dans ces cas, la teneur en MgO dépasse rarement les 4 % dans le laitier après utilisation. Dans le laitier de départ pauvre en chaux des procédés traditionnels, ces teneurs et même des teneurs quelque peu plus élevées en MgO agissent comme fondant. Malgré cela, le MgO gène la saturation de CaO du laitier, car des additions de chaux supplémentaires mènent d'abord à la formation de silicate dicalcique dans le laitier liquide. Avec l'addition voulue de MgO on obtient une meilleure stabilité du revêtement réfractaire avec des laitiers moins réactifs. Ces constatations ne s'appliquent qu'aux laitiers usuels, c'est à dire ceux qui sont essentiellement composés de CaO - Si02 - FeO. Pour les laitiers contenant de l'alumine, sans ou avec très peu de SiOg, la teneur en MgO peut être augmentée selon l'invention à 8-15 i° en poids, 40 sans diminution de l'efficacité métallurgique. 30 35 71 01410 4 2077587 Les laitiers préfabriqués peuvent être produits par fusion et par frittage. La production par frittage est économiquement plus avantageuse. EXEMPLE 1 De la bauxite brute riche en fer fut broyée avec de la castine et de la dolomie brute à une granulation inférieure à 0,15 mm. Le mélange fut séché et la poudre brute fut frittée dans un four tournant avec chauffage au gaz. Le mélange se composait de: Castine: 620 kg/t = 35 f° Dolomie brute: 560 kg/t = il f 10 Bauxite brute: 600 kg/t = 34 fo 1780 kg/t =100 fa Le mélange de matières sèches fut calciné à environ 1150°C pour fournir environ 1000 kg de laitier préfabriqué comme clinker fritté. La composition en poids fut la suivante: 15 CaO: 48 fa Al203-Fe203: 36 fa MgO: 11 fa Si02: 4 fo Ti02: 1 fa 2q EX HlMPT îPl P Les laitiers préfabriqués selon la présente invention peuvent également être produits à partir de déchêts provenant de l'industrie métallurgique. On préparait un mélange de boue rouge provenant de la production d'alumine, de dolomie concasséeprovenant de l'aciérie et de castine. Le mélange fut 25 broyé et séché. Il était composé en poids de: Castine: 560 kg/t = 43,5 f° Dolomie concassé: 230 kg/t = 17,8 % Boue rouge (sèche) : 500 kg/t = 38,7 fo 1290 kg/t 100 fa 30 1290 kg de mélange sec formaient environ 1000 kg de clinker fritté. La calcination se faisait dans un four rotatif à chaînes, comme dans le procédé de production de ciment par voie humide, à environ 1150°C. . La composition en poids du laitier préfabriqué obtenu de cette manière était la suivante: 3^ CaO: 46 fo MgO: 11 f - Al203+Fe 03: 26,5 f Si02: 8,0 f Ti02: 3,0 fa 40 Na20: 5,5 f 71 01410 5 2077587 Après une préparation appropriée des matières premières on peut également utiliser des fours à cuve et des grilles de frittage. Les laitiers préfabriqués selon la présente invention apportent un bon nombre d'avantages à l'aciériste. 5 Pour la production des laitiers on peut utiliser des matières "impures" invendables de nos jours comme par exemple la castine et la dolomie rameuses, la bauxite riche en fer, la dolomie concassée, la boue rouge etc. Ces matières sont partiellement des déchets incommodes. La préparation et la cuisson du mélange sont plus simples que la cuis-10 son de la chaux active pour l'aciérie. Par rapport à la chaux de l'aciérie le stockage des laitiers préfabriqués frittés est simple. Comme ils ne contiennent pas de chaux libre, il n'y a pas d'adsorption d'eau. Après addition, le laitier préfabriqué fond rapidement et est rapidement 15 très réactif du point de vue métallurgique. Durant l'opération d'affinage, le laitier absorbe les produits oxidés provenant du bain métallique et empêche des actions réciproques avec le bain, sans diminution sensible de l'efficacité métallurgique. Le pouvoir désulphurant du laitier selon l'invention est également très 20 grand. Ce pouvoir est encore maintenu à la fin de l'opération, après absorption des produits oxidés. Un autre avantage du laitier réside dans le fait que le laitier n'est pas emporté hors du récipient métallurgique, même à des vitesses de soufflage élevées. Ainsi la durée de l'opération métallurgique sera très courte et la 25 stabilité du procédé ne sera pas diminuée. A cet avantage s'ajoute encore le degré d'usure très réduit du revêtement. Cet avantage en relation avec les courtes périodes de soufflage fournit des campagnes de four ou de convertisseur considérablement prolongées. REVENDICATIONS 30 1- Laitier préfabriqué par frittage pour la production d'acier, constitué de CaO-tAlgC^ et/ou Fe^O^-MgO, et pouvant également contenir de la silice, de l'oxide de titane et de l'oxide de sodium, seul ou en combinaison, caractérisé en ce que la teneur en MgO est de 8 à 15 fa en poids et que les oxidés dans le laitier ont les rapports suivants: 35 MgO = 1 A12°3 e_t/ou Fe2°3 ~ 4»° CaO 1 a o n A1203 et/ou Fe203 ~ ^ ' 2. Laitier selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'oxide ferrique 71 01410 6 2077587 est totalement remplacé par l'alumine. 3. Laitier selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alumine est totalement remplacée par l'oxide ferrique. 4« Laitier selon la revendication 1, caractérisé en ce que la teneur maxi— 5 maie en silice (SiO^) est lo fo en poids. 5« Laitier selon la revendication 1, caractérisé en ce que la teneur maxi male en oxide de titane (TiO^) est 6,0 fo en poids. 6. Laitier selon la revendication 1, caractérisé en ce que la teneur maxi male en oxide de sodium (HaO^) est 6,0 fo en poids. lo 7. Laitier selon la revendication 2, caractérisé en ce que la teneur maxi male en silice, (SiO^) est lo fo en poids. 8. Laitier selon la revendication 2, caractérisé en ce que la teneur maxi male en oxide de titane (TiO^) est 6,0 fo en poids. Laitier selon la, revendication 2, caractérisé en ce que la teneur maxi-15 maie en oxide de sodium (îTaO^) est 6,0 fo en poids. lo. Laitier selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on utilise pour sa production de la dolomie concassée des aciéries et/ou de la "boue rouge de la production d'alumine.