Brevet FR2058351A1 — publié le 19710528

L'invention concerne un procédé pour la production de boulettes de"minerai de fer réduit. delon une méthode connue dans la technique, du minerai de fer et des fines de houille sont mélangés ensemble et le mélange est 5 pastillé quand on utilise des réducteurs solides comme agents réducteurs- Cette méthode est dénommée utilisation interne d'un réducteur solide- oelon une autre méthode connue dans la technique, des boulettes crues (ou "à vert"), des boulettes "cuites, du minerai en blocs et du charbon granulaire sont amenés jusque dans un four rota-10 tif. Cette méthode est dénommée utilisation externe de réducteurs solides. La première méthode est plus avantageuse que la dernière car elle est plus efficace, provoque un taux de réduction plus élevé du minerai avec une moindre consommation de réducteur. Toutefois, l'utilisation interne de réducteur solide n'est pas 15 sans inconvénients- Par exemple, si l'on ne s'efforce pas d'entretenir une atmosphère réductrice ou neutre dans le four quand la quantité de réducteur appliqué d'une manière interne a été consommée, autrement dit dans les derniers stades de la réduction des boulettes, les boulettes réduites peuvent subir une réoxydation. 20 Pour remédier à cet inconvénient de l'utilisation interne de réducteurs solides, il a été proposé d'appliquer en combinaison l'utilisation interne et externe de réducteurs solides. Cette méthode est dénommée utilisation combinée de réducteurs solides ; elle présente le maximum d'avantages en tant que méthode pour la production 25 de boulettes réduites par des réducteurs solides, et cela parce que la réduction des boulettes s'effectue simultanément à partir de l'intérieur et à partir de l'extérieur et parce que l'on évite le problème d'un ajustement de l'atmosphère à l'extrémité de décharge du four grâce à l'action des réducteurs appliqués extérieurement. Les 30 avantages de l'utilisation combinée de réducteur faisant l'objet de l'invention ressortent clairement de l'examen du Tableau 1 qui montre, par comparaison, les résultats d'expériences poursuivies selon les trois méthodes. Les conditions de réduction sont les suivantes : montée de la 35 température ambiante ordinaire jusqu'à 1100°C en 30 minutes, puis maintien à 1100°C pendant 20 minutes. L'utilisation de boulettes de minerai de fer comprenant des réducteurs intérieurement appliqués a l'inconvénient d'une résistance mécanique beaucoup plus faible des boulettes par comparaison avec 40 des boulettes de minerai de fer ordinaires ne contenant pas de ré- 70 30153 2 2058351 Tableau 1 Degré de Consomma Méthode d'u Boulettes métalli- tion de tilisation oxydées Réducteur Réducteur sation réducteur des essayées externe interne des par unité réducteurs boulettes de volume - réduites de fer mé tallique (C/M le) externe 500 g 200 g _ 18,4 fo 0,41 de coke interne II ___ 50 g 30,0 fo 0,24 de coke combinée 1 II 100 g fl 49,4 % 0,21 de coke combinée 2 It 200 g tt 64,9 5* 0,24 de coke ducteur en raison du fait que le réducteur intérieurement appliqué n'a que peu d'effet pour lier ensemble les particules constitutives 20 de la boulette- Par conséquent, l'utilisation des boulettes de minerai de fer comprenant les réducteurs appliqués intérieurement est de rature à provoquer des ennuis dus à l'abrasion et à la désintégration des boulettes pendant le fonctionnement du four rotatif dans lequel les boulettes ont à subir des déplacements de rotation ou pen-25 dant le fonctionnement d'un dispositif comportant un arbre qui impose un effet de charge additionnelle aux boulettes- Pour apporter u-ne solution à ce problème, la résistance mécanique des boulettes doit être accrue, ou bien on doit adopter quelque autre procédé de réduction. Un accroissement de la résistance mécanique de boulettes 30 de minerai de fer comprenant des réducteurs appliqués intérieurement nécessite soit l'utilisation d'une forte proportion d'agent liant, soit une diminution de la proportion du réducteur appliqué intérieurement. Ceci peut rendre l'utilisation interne de réducteur solide ■industriellement inacceptable, et a en outre pour effet de diminuer 35 les avantages inhérents à cette méthode d'utilisation interne de ré— •• ducteur» - * " ' Des procédés permettant de réaliser" une réduction de boulettes • sans me^irè en jeu des conditions dynamiques dé cette1 àorte'compren- -neht un'procédé utilisant une grille mobile et un procédé à sole 40 rotàtivë. ' le premier a un inconvénient : le matéfiau constitutif de la grille rend'très difficile de maintenir la grille à une haute température de réduction pendant un laps de temps d'une durée pro- 70 30153 3 2058351 longée- En raison de ce fait, ce procédé ne convient pas pour élaborer des boulettes hautement métallisées. Par contre, le deuxième' procédé ne soulève pas un tel problème parce que la sole utilisée est établie en un matériau réfractaire. Toutefois, le procédé à so-5 le rotative pose lui aussi un problème : il serait impossible d'améliorer la technologie de mise en oeuvre et de rendre possible la production de boulettes de minerai de fer réduit de haute qualité sur une grande échelle industrielle. L'invention concerne des modes opératoires pour la production 10 de boulettes de minerai de fer réduit ; et elle concerne, plus particulièrement, un mode opératoire pour la production de boulettes de minerai de fer réduit impliquant une utilisation combinée de réducteurs solides dans un four du type à grille. L'invention a pour but la réalisation d'un procédé pour la pro-15 duction de boulettes de minerai de fer réduit par utilisation de réducteurs solides dans un four à grille. Le procédé compris dans la portée de l'invention évite les inconvénients d'une méthode de la technique antérieure pour la production de boulettes réduites par u-tilisation interne de réducteur solide ou par utilisation externe de 20 réducteur solide. Le procédé faisant l'objet de l'invention permet donc un accroissement marqué du rendement thermique et du rendement de réduction dans le système considéré dans son ensemble, et permet aussi de produire industriellement, sur une grande échelle, des boulettes de minerai de fer réduit possédant un haut degré de métalli-25 sation avec de bonnes propriétés physiques. De plus, le procédé en question permet d'abaisser les frais de production des boulettes du type décrit ainsi que les frais d'établissement d'une installation propre à permettre la mise en oeuvre du'procédé selon l'invention. L'invention a pour objet un procédé pour la production de bou-30 lettes de minerai de fer réduit, lequel procédé est caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement : à mélanger des réducteurs solides et des minerais de fer finement broyés contenant des liants et à former des boulettes crues avec- le mélange j à préchauffer et à faire durcir lesaites boulettes crues en les soumettant successive— 35 ment à un séchage et à un préchauffage sur une grille mobile en se servant des gaz résiduels provenant d'un four rotatif comme source de chaleur afin d'empêcher une consommation des réducteurs appliqués d'une manière interne j à décharger les boulettes préchauffées et durcies, se trouvant à une haute température,, dans ledit four ro-40 tatif conjointement avec des réducteurs solides extérieurement appli 70 30153 2058351 qués, préchauffés, introduits dans le four rotatif à la jonction entre la grille mobile et le four rotatif ; et à réduire lesdites boulettes par l'action réductrice combinée du réducteur intérieurement appliqué et des réducteurs extérieurement appliqués dans le four ro-5 tatif afin de produire des boulettes de minerai de fer réduit» L'invention pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit ainsi que des dessins ci-anne-xés, lesquels complément et dessins concernent différents modes de réalisation de l'invention choisis à titre d'exemples non limitatifs 10 et sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication. La fig. 1, de ces dessins, représente schématiquement une installation comportant un four à grille et propre à permettre la mise en oeuvre du procédé selon l'invention pour produire des boulettes de minerai de fer réduit. 15 La fig. 2 est un diagramme illustrant la relation entre la pro portion pour cent (portée en abscisses) de fines de coke servant de réducteur appliqué intérieurement et la résistance à l'écrasement (portée en ordonnées), à la température ambiante ordinaire, des boulettes préchauffées* 20 La fig. 3 est un diagramme illustrant la relation entre la du rée du temps de préchauffage en minutes (portée en abscisses) et la résistance a l'écrasement (portée en ordonnées), à la température ambiante ordinaire, des boulettes préchauffées. La fig. 4 est un diagramme illustrant la relation .entre la tem-25 pérature de préchauffage en °0 (portée en abscisses) et la résistance à l'écrasement (portée en ordonnées), à la température ambiante ordinaire, des boulettes préchauffées. La fig- 5 est un diagramme illustrant la relation entre le rapport du poids de réducteur appliqué extérieurement au poids des 30 boulettes oxydées contenant du réducteur appliqué intérieurement (ce rapport étant porté en abscisses) et le degré de métallisation des boulettes réduites^ ce degré °/° étant porté en ordonnées. La fig. 6, enfin, est un diagramme illustrant la relation entre le laps de temps en minutes (porté en abscisses) nécessaire pour la 35 réduction, d'une party et le degre de métallisation pour cent (porté en ordonnées) des boulettes réduites? d1 autre part. Avant d'expliquer- l'invention en détail, on estime utile de décrire le mode opératoire utilisant un four à grille en association avec le mode de mise en oeuvre du procédé selon 1* invention pour 40 produire des boulettes de minerai de fer réduit» L'installation re 70 30153 5 2058351 présentée fig- 1 comprend essentiellement une grille mobile 1, un four rotatif 2 et un refroidisseur 3• Au-dessus de la grille mobile 1 sont disposées, par exemple, une zone de séchage 5, une zone de déshydratation 6 et une zone de préchauffage 7 qui sont séparées les 5 unes des autres par des cloisons de séparation 4. Des boulettes crues sont chargées en un empilement d'une hauteur adéquate sur la grille mobile 1 pour être déplacées dans les zones 5, 6 et 7 successivement et dans l'ordre indiqué. D'autre part, des gaz résiduels servant de source de chaleur pour le préchauffage sont amenés à par-10 tir du four rotatif 2 et sont admis à s'écouler dans les chambres 7, 6 et 5 à contre-courant de la direction de déplacement des boulettes crues sur la grille mobile de façon à chauffer ces boulettes. Le four rotatif 2 est un four rotatif classique, de forme cylindrique, intérieurement revêtu de briques réfractaires et qui dans certains 1 5 cas est équipé de plusieurs brûleurs répartis le long du four-, sur ses parois- Les boulettes déchargées à partir de la grille mobile 1 se trouvent déplacées à partir d'un orifice d'entrée jusqu'à un orifice de sortie le long d'une surface inférieure légèrement inclinée du four rotatif 2. A l'extrémité de sortie ou de décharge du four 20 rotatif, il est prévu pour le chauffer un brûleur central qui projette des flammes dais la direction de l'orifice d'entrée pour réduire les boulettes. Les boulettes réduites et frittées sont déchargées hors du four rotatif 2 et sont introduites dans le refroidisseur 3 pour y être refroidies, après quoi elles sont reprises, 25 à la sortie du refroidisseur, pour être dirigées vers des postes d1 utilisation faisant partie d'une autre installation. (1) Mélange et_mise en_boulettes_des_matières premières : Dans un procédé utilisant un four à grille, il convient que des boulettes comprenant chacune un réducteur intérieurement appliqué aient une 30 résistance mécanique suffisante pour supporter les actions destructives et abrasives auxquelles elles sont soumises quand elles sont placées sur la grille mobile et transférées au four "après avoir été préchauffées sur la grille* Il convient que les boulettes aient en moyenne une résistance â 1'écrasement de 2 kilogrammes mesurée sur 35 uiie boulette (én'" abrégé : 2 kg/B) au cours du premier stade et de plus de 20 kg/B après-'lé: déïnier stade,-Ma mesure de résistance à 1' écrasement étant effectuée à la'température ambiaflte ordinaire* - Four que les boulettes puissent satisfaire.à de telles exigences physiques1 aux différents stades du traitementil.convient qu'elles 40 soient préparées avec soin- De préférence, chaque boulette crue 70 30153 6 2058351 comprend de 10 à 15 f<> de réducteurs intérieurement appliqués, tels que des fines de coke sidérurgique et des fines de houille, plus de 2 % de bentonite ou autre agant liant, le reste étant des fines de minerai de fer tel que de l'hématite ou de la magnétite sous une 5 forme pulvérulente. On peut utiliser comme agents liants du chlorure de calcium, de l'hydrate de calcium, du carbonate de calcium ou un composé hautement polymérisé tel que de la poix et du lignite. La poix (ou le brai) peut servir concurremment de réducteur. i3i la proportion de réducteur intérieurement appliqué est infé-10 rieure à 10 le degré de réduction dû à l'action du réducteur dans les boulettes sera inférieur au degré de réduction attribuable à 1' action des réducteurs à l'extérieur des boulettes, et la méthode s' apparentera davantage à l'utilisation externe de réducteur solide comme cela ressort clairement de l'examen des données du Tableau 1. 15 Par contre, si la proportion excède 15 $, il sera impossible de conférer aux boulettes une résistance mécanique suffisamment élevée pour qu'elles puissent supporter les actions destructives et abrasives auxquelles les boulettes crues sont soumises quand elles se trouvent, placées sur la grille mobile puis sont déplacées à partir de 20 cette grille jusque dans le four. La fig. 2 est un diagramme illustrant la relation entre la proportion de fines de coke servant de réducteur intérieurement appliqué et la résistance à l'écrasement, à la température ambiante ordinaire, des boulettes préchauffées mesurant 10 mm de diamètre et qui 25 sont des boulettes de magnétique préchauffées jusqu'à 1000°C. De 1' examen de ce diagramme de la fig- 1, il ressort que la résistance à l'écrasement diminue au fur et à mesure que croît la proportion de fines de coke intérieurement appliquée» Le diamètre moyen des boulettes préchauffées est de 12 à 14 mm. La résistance à 1 ' écrasement, 30 à la température ambiante ordinaire, exigée de la part de boulettes préchauffées transférées de.la grille.au four est.de 20 kg/B, Par conséquent, lès boulettes préchauffées mesurant 10 mm de diamètre auront une résistance à l'écrasement de 16 à 17 kg/B quand les boulettes préchauffées mesurant le diamètre moyen sus-spécifié ont une 35 résistance à l'1 écrasement" de 20 kg/B. Dans ces'coïiditions, il ressort de I'éxameii 70 30153 7 2058351 Les Tableaux 2 et 3 ci-après donnent les compositions chimiques et les analyses granulométriques des matières premières utilisées au cours des expériences. Tableau 2.- Composition chimique des matières premières 5 a) Minerai de fer Fe total ïeO Fe205 Si02 Al^ CaO MgO S C.W. "Minerai indien 60,59 0,50 86,07 4,61 3,15 0,22 0,03 0,013 4,07 10 Minerai Parabola 65,54 24,09 66,96 0,42 0,85 1,39 2,77 0,035 0,86 b) Coke Carbone fixe Matière volatile Soufre Cendres 86,11 1 s49 0,52 12,40 15 c) Bentonite Perte à la Fe203 Si02 A1203 MgO CaO K20 E^O calcination 2,08 72,44 11,47 1,08 3,19 0,48 2,08 6,9 Tableau 3«- Analyse granulométrique des matières premières 20 (pourcentages de refus sur des tamis ou de passage au travers de tamis) (*) + 320 - 320 - 230 - 149 - 102 - 74 + 230 + 149 + 102 + 74 + 44 - 44 25 Minerai indien 0,35 t,15 3,02 5,38- 7,65 11,02 71,43 Minerai Parabola 0,10 0,14 0,59 0,89 5,39 29,74 72,15 Coke 0,28 0,14 1,48 5,31 nr2i 15,94 65,64 (*) - 320 + 230 signifie que la fraction en question passe 30 au travers d5un tamis à ouvertures carrées de 320 microns de côté et est refusés (ou reste) sur un. tamis à ouvertures carrées de 230 microns de cÔté« Des boulettes crues sont formées sur des disques- de mise en boulettes à partir de ces matières premières avec l'aide de 7 à 8 fa 35 d'eau. Le Tableau 4 donne un exemple des propriétés physiques de boulettes crues formées en opérant de la manière décrite ci-dessus. 70 30153 8 2058351 Tableau 4.- Propriétés physiques de boulettes crues Teneur en eau 8 % Résistance à l'écrasement 3,5 kg/B Porosité 33 Module de déformation 8 $ Degré de remplis- ^ Nombre de chutes supporté * 33 5 sage par l'eau 80 fo Densité apparente 3,0 # Densité en vrac 1,8 kg/litre * Nombre de fois que l'on peut faire tomber les boulettes à partir d'une hauteur de 500 mm sur une plaque en fer avant qu'elles se trouvent ainsi détruites. 10 (2) Préehauffage_et durcissement_de houlettes, crues j_ contenant des réducteurs_ajopli^ués_intérieurement,_sur_la grillejao'bile: Le préchauffage et le durcissement des boulettes crues sur la grille mobile s'effectue généralement dans un système de zones comportant une zone de séchage et une zone de préchauffage au-dessus de 15 la grille» Il ne faut pas perdre de vue qu'un système à trois zones comportant une zone de déshydratation agencée entre la zone de séchage et la zone de préchauffage peut être adopté si la nature des minerais de fer traités rend une telle disposition avantageuse- La présente description se rapporte à une grille mobile fonctionnant 20 avec un système du type à trois zones. Des boulettes crues sont placées sur la grille mobile pour y former une couche d'une épaisseur convenable, comprise entre environ 120 et 180 mm, et elles se trouvent ainsi déplacées successivement au travers des zones de séchage, de déshydratation et de préchauffa-25 ge, dans l'ordre indiqué, jusque dans le four rotatif. Le gaz résiduel provenant du four rotatif et qui sert à préchauffer les boulettes crues s'écoule, à contre-courant du sens de déplacement de ces boulettes sur la grille mobile, au travers des zones de préchauffâges de déshydratation et de séchage dans l'ordre indiqué, et il est aus-30 si admis à s'écouler, dans chaque zone, de haut en bas au travers de la couche de boulettes crues sur la grille mobile. Le gaz résiduel est finalement admis à s'échapper dans l'atmosphère. Ce gas rédidu-e-1 doit être maintenu à une température de 1000 à 1100°C dans la zone de préchauffage, de 370 à 400°C dans la zone de déshydratation, 35 et de 230 à 250°C dans la zone de séchage» Quand la température du gaz résiduel, est inférieure aux intervalles sus-spécifiés, il est nécessaire d'utiliser des brûleurs auxiliaires* Lors de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, il est quelquefois nécessaire d'utiliser des brûleurs auxiliaires dans la zone de préchauffage et 40 dans la zone de séchage* . 70 30153 9 2058351 La quantité de gaz amenée à chaque zone est optimum lorsque le rapport de masse du gaz aux houlettes ( le poids de gaz par unité de poids de boulettes) est dè 0,8 à 1,0. le gaz fourni à la zone de séchage et à la zone de déshydratation peut avoir une composition quel-5 conque. Mais le gaz fourni à la zone de préchauffage doit de préférence posséder une teneur en oxygène inférieure à 2 $ de façon à éviter une perte par combustion des réducteurs appliqués intérieurement. Lorsque le gaz de chauffage est amené dans les conditions sus-spécifiées, il est permis aux boulettes de séjourner de 4 à 6 minutes 10 dans la zone de séchage, de 4 à 6 minutes dans la zone de déshydratation, et de 6 à 8 minutes dans la zone de préchauffage. Les Tableaux 5, 6 et 7 ci-après indiquent les conditions de préchauffage et de durcissement des boulettes préchauffées dans le cas de boulettes ayant les compositions et les propriétés physiques indiquées 15 dans les Tableaux 2, 3 et 4 ci-dessus. Tableau 5«- Conditions pour le préchauffage et le durcissement des boulettes. Conditions Température Quantité Durée du temps de 20 Zone du gaz de de gaz de séjour des boulet- chauffage chauffage tes (°C) (m-/minute) (minutes) Séchage 240 5 5 Déshydratation 380 5 5 25 Préchauffage 1100 3 8 Epaisseur de la couche de boulettes : 180 mm Composition du gaz pour la chambre de préchauffage : teneur en 02 = 1,5 % Tableau 6.- Températures auxquelles les boulettes sont exposées 30 à la sortie de chaque zone • Température en 0 C dans la couche : Zone supérieure intermédiaire inférieure séchage, . .... 210 120 50 déshydratation • ; . 380 350 .150 35 . préchauffage . 1090 .., 980 850 Note : Les couches supérieure, intermédiaire et inférieure sont celles que l'on obtient en divisant l'empilement de boulettes en trois couches, et la température de chaque couche est mesurée dans la portion centrale de la couche 40 en question. 70 30153 to 2058351 Tableau 7.- Propriétés de "boulettes préchauffées 5 Couche Résistance à 1'écrasement (kg/B) Degré de consommation de carbone fixe interne m Degré de réduction du minerai de fer W supérieure 25,8 39,1 9,2 int ermédiaire 30,0 17,8 4,1 inférieure 29,0 9,6 0,4 10 valeur moyenne 28,3 22,2 4,6 On a constaté que les boulettes préchauffées obtenues au cours d'expériences conduites dans les conditions sus-spécifiées ont en moyenne une résistance à l'écrasement supérieure à 25 kg/B, avec une consommation moyenne de carbone fixe de 15 à 20 % et un degré moyen 15 de réduction du minerai de fer de 4 Les fig- 3 et 4 montrent l'influence de la durée du temps de préchauffage et de la température de préchauffage sur la résistance à l'écrasement, mesurée à la température ambiante ordinaire, des boulettes préchauffées mesurant 10 mm de diamètre. La fig. 3 illustre 20 la relation entre la durée du temps de préchauffage et la résistance à l'écrasement, mesurée à la température ambiante ordinaire, de boulettes contenant des fines de minerai du type hématite et 10 fo d'un réducteur intérieurement appliqué et qui est constitué par des fines de coke. On peut constater qu'une variation de la durée du temps de 25 préchauffage provoque une variation marquée de la résistance mécanique. On constate aussi qu'un prolongement de la durée du temps de préchauffage provoque une. augmentation de la perte par combustion du réducteur appliqué intérieurement., perte accrue qui est indésirable • La fig. 4 illustre la relation entre la température de préchauf-30. fage et la résistance à l'écrasement, mesurée à la température ambiante ordinaire, de boulettes constituées à partir de fines de minerai du type hématite et de fines de minerai du type magnétite en prêtions variables, . plus 10 % d'un réducteur intérieurement appliqué et qui est constitué par des. fines de coke, dur cette fig,. 4, la cour-35 be a. concerne des boulettes contenant de l'hématite et de la magnétite selon, un -rapport 50:50 j la courbe b concerne, des ...boulettes conte-. nant de l'hématite .et de la magnétite selon un rapport 70:30 % la courbe ç concerne des boulettes contenant de l'hématite et de la ma-. gnétite selon un rapport 85:15. De l'examen de cette figure, il 40 ressort que la résistance à l'écrasement des boulettes varie d'une 70 30153 2058351 manière marquée selon la température de préchauffage. Quand cette température est inférieure à 800°C, il est impossible de conférer aux boulettes une résistance mécanique suffisamment grande ; quand elle est supérieure à 1100°G, il est impossible aussi de conférer 5 aux boulettes une résistance à l'écrasement suffisante, et cela à cause de la combustion des réducteurs appliqués intérieurement et à cause d'une destruction de la structure de la bentonite- (3) Réduction des houlettes préchauffées_dans le_four rotatif s°us_lj.açtion £ombinée__de réducteurs_a£pliqués_intérieur£-10 ment_et extérieurement : Un réducteur appliqué extérieurement est ajouté aux boulettes préchauffées comprenant un réducteur appliqué intérieurement au moment où elles sont déchargées à partir de la grille mobile et sont introduites dans le four rotatif. Les boulettes préchauffées sont soumises à l'action combinée de réducteurs ap-15 pliqués intérieurement et extérieurement pendant la rotation du four rotatif et pendant leur déplacement depuis l'entrée jusqu'à la sortie de ce four. Le réducteur extérieurement appliqué est de préférence une houille dotée d'une bonne réactivité ou son produit secondaire tel par exemple que celui vendu sous la marque déposée "CHAR", 20 mais on peut aussi utiliser du coke sidérurgique comme réducteur appliqué extérieurement- Lors de la mise en oeuvre de l'invention, le "CHAR" et le coke utilisés sont en grains mesurant respectivement de 5 à 20 mm et de 1 à 8 mm de diamètre, et il convient que la proportion de réducteurs extérieurement appliqués soit en excès par rapport 25 à la proportion théoriquement requise afin de maintenir constamment, dans le four, une atmosphère réductrice. La fig. 5 illustre l'influence des proportions de "CHAR" et de coke sur la réduction de boulettes mesurant 10 mm de diamètre quand le four rotatif est maintenu à la température la plus élevée de 1100 30 °C pendant 20 minutes. La courbe a sur catte fig. 5 concerne des boulettes traitées par du "CHAR" tandis que la courbe b concerne des boulettes traitées par du coke, la proportion 0 ds réducteurs extérieurement appliqués correspondant à la valeur obtenue par utilisation interne de réducteurs solides seuls- De l'examen de cette fig-35 5, il ressort que, dans le cas de "CHAR" (qui est us réducteur de haute réactivité}, le degré de métallisatxon des boulettes croît d* une manière marquée et excède 9-5 % jusqu'à ce que la proportion de réducteurs extérieurement appliqués atteigne 20 mais qu'une nouvelle augmentation de la proportion de réducteurs extérieurement ap-40 pliqués ne provoque aucun accroissement marqué du degré de métallisa- 70 30153 12 2058351 tion. D'autre part, on peut constater que, dans le cas où oh utilise du coke qui est un réducteur de réactivité relativement faible, le degré de métallisation est de 60 à 80 fo quand la proportion de réducteur extérieurement appliqué est de 40 $, mais que ce degré de 5 métallisation continue à augmenter quand on fait encore croître la proportion de réducteurs extérieurement appliqués- La plus haute température indiquée pour cette fig- 5 est de 1100°G, mais si la température est accrue ou si la durée du temps de séjour des boulettes dans le four est prolongée, il est alors possible que le degré de 10 métallisation des boulettes soit encore accru. Â partir de cette observation, il convient de se rendre compte du fait que les intervalles optimums de proportions de "CHAR" et de coke par unité de poids de chaque boulette déchargée à partir de la grille mobile jusque dans le four rotatif sont respectivement de 15 à 20 % et de 30 à 15 40 %. Selon l'invention, le réducteur extérieurement appliqué dans les susdits intervalles de proportions est ajouté, aux boulettes préchauffées, au niveau de la jonction entre la grille mobile et le four rotatif. Les conditions pour la réduction des boulettes de minerai de 20 fer dans le four rotatif selon l'invention sont telles que la proportion de la charge par rapport à la superficie de section du four soit comprise entre 10 et 15 % et que la température de réduction soit comprise entre 1100 et 1200°C, soit au-dessous du point de fusion des boulettes. On se sert d'un brûleur à huile lourde agencé à 1* 25 extrémité de décharge du four rotatif comme source de chaleur fournissant la chaleur nécessaire en vue d'effectuer la réduction. Le four rotatif est généralement divisé en deux zones : une zone de réduction à température croissante et une zone de réduction à température constante» Dans la première, les boulettes préchauf-30 fées comprenant des réducteurs intérieurement appliqués conjointement avec un réducteur extérieurement appliqué introduit dans le four à la jonction entre la grille mobile et ce four sont chauffées jusqu'à une température de réduction d'environ 1100°G de façon telle que les oxydes de fer puissent âtre réduits en FeG. Dans la seconde, 35 la charge atteint- l'intervalle de température de réduction de 1100 à 1200°G, et FeO est réduit en fer métallique. 3n même temps, il se produit un frittage des particules de fer métallique constituant les boulettes réduites. La fig. 6 illustra la variation du degré de métallisation des 40 boulettes en fonction du temps quand les boulettes sont soumises à 70 30153 13 2058351 une réduction dans les conditions sus-spécifiées, sous l'action combinée des réducteurs intérieurement et extérieurement appliqués. Cette fig. 6 est un diagramme illustrant la relation entre la durée du laps de temps nécessaire pour la réduction et le degré de métalli-5 sation de boulettes préchauffées mesurant 10 mm de diamètre, réduites à la température de réduction de 1100°C en y ajoutant un réducteur extérieurement appliqué à concurrence d'une proportion de 10 °/o. Sur cette fig. 6, la courbe a concerne des boulettes auxquelles on a ajouté du "CHAR" tandis que la courbe .b concerne des boulettes aux-10 quelles on a ajouté du coke. De l'examen de cette figure il ressort que, lorsqu'on se sert de "CHAR" comme de réducteur extérieurement appliqué, la durée du temps de séjour des boulettes dans le four rotatif, autrement dit la durée du laps de temps nécessaire pour réaliser la réduction des boulettes jusqu'à un degré de métallisation de i5^èul,e '"est de 40 minutes, tandis qu'elle est d'environ 60 minutes quand on utilise du coke. Lorsqu'on se sert d'un mélange de "CHAR" et de coke pour constituer le réducteur extérieurement appliqué, la durée correspondante du laps de temps est située dans l'intervalle compris entre 40 et 60 minutes. 20 Le Tableau 8 ci-après présente les résultats d'essais conduits de façon à produire les boulettes d'oxyde de fer réduit en opérant dans les conditions de réduction sus-spécifiées. Au cours des essais en question, la répartition des températures dans la zone de réduction à température constante du four est telle que la région où 25 règne une température de 1100°C représente plus de 95 $ de la totalité de l'étendue de cette zone.. Il convient de noter que les valeurs de la résistance à l'écrasement sont celles mesurées sur des boulettes qui mesurent 10 mm de diamètre. 50 De la description précédente, il ressort clairement que l'inven tion consiste essentiellement à mettre en oeuvre, conjointement avec un procédé utilisant un four à grille, l'utilisation combinée de réducteurs solides réunissant les avantages d'une utilisation interne classique de réducteur solide à ceux d'une utilisation externe clas-35 sique de réducteur solide» Les avantages qu'offre l'invention peuvent se résumer comme suit : 1°) lorsque l'utilisation combinée de réducteur' solide est mise en oeuvre, on peut réduire dés boulettes à une allure plus rapide que lorsqu'on utilise uniquement soit l'application interne, soit 40 l'application externe classique de réducteur solide, parce que les 70 30153 14 2058351 Tableau 8.- Résultats d'essais sur des boulettes de minerai de fer réduit. Essai n° 1 2 3 5 Sorte et proportion (%) de réducteur interne coke 10% coke 7"!<> et "CHAR" 8 % coke 10 fo Sorte de réducteur externe "CHAR" "CHAR" coke Composition chimique des boulettes réduites {%) 10 Fe T. 82,03 81,91 85,36 Fe M. 77,41 76,12 81,17 FeO 1,67 5,39 5,03 Fe20^ 4,73 2,29 0,40 C 3,07 2,41 2,33 15 Degré de métallisation (%) 94,37 92,93 95,09 Propriétés physiques des boulettes réduites Porosité ii°) 62,6 64,5 62,3 20 Résistance à l'écrasement (kg/B) 61,0 65,0 64,9 Temps nécessaire pour la réduction (en minutes) Zone de réduction à température croissante 20 20 - 20 25 Zone de réduction à température constante 20 20 40 Total 40 40 60 boulettes contenant des réducteurs intérieurement appliqués sont préchauffées sur la grille mobile par le gaz résiduel provenant du 30 four rotatif avant qu'elles soient soumises à l'action réductrice combinée, dans le four rotatif, des réducteurs intérieurement et extérieurement appliqués. Autrement dit, le temps nécessaire pour que les boulettes atteignent un degré prédéterminé 'de métallisation est plus bref quand oh a recours à l'utilisation"combinée dé réduc-35 teûrs solides* 'L'utilisation du mode opératoire combiné permet donc de diminuer les dimensions du four rotâtif de réduction en même temps qu'elle permet d'accroître la capacité de traitement' de ce four ; 2°) quand on a recours à l'utilisation combinée de réducteurs so 70 30153 15 2058351 lides, il devient possible dsempêcher l'abrasion et la désintégration des boulettes qui autrement se produisent lorsque ces boulettes sont introduites dans le four où elles sont soumises à l'action réductrice par utilisation interne de réducteur solide, les boulettes 5 contenant du réducteur intérieurement appliqué sont durcies quand elles sont préchauffées sur la grille, et les réducteurs extérieurement appliqués servent de tampon protecteur contre les chocs auxquels sans cela les boulettes seraient exposées quand elles se heurtent les unes contre les autres ou contre la paroi intérieure du 10 four. Le problème d'une réoxydation de boulettes réduites au cours des derniers stades de la réduction ou pendant leur refroidissement, problème qui se pose lorsqu'on a recours à l'utilisation interne de réducteur solide, peut être évité par l'introduction de réducteur extérieurement appliqué dans le four rotatif en une proportion re-15 présentant un excès par rapport à la proportion théoriquement nécessaire, afin d'entretenir une atmosphère fortement réductrice autour des boulettes ; et 3") lors de l'utilisation combinée de réducteurs solides selon 1' invention, la perte par combustion des réducteurs intérieurement ap-20 pliqués, au cours du stade de préchauffage, est faible parce que le préchauffage et le durcissement sont réalisés par un chauffage rapide, en un bref laps de temps, de sorte que les.réducteurs intérieurement appliqués peuvent produire des résultats satisfaisants dans le four'de réduction. Le procédé selon l'invention est économique 25 parce qu'un coke d'une granulométrie qui lui confère une réactivité relativement faible, inadéquat dans le haut-fourneau d'une aciérie, est utilisable comme réducteur intérieurement appliqué après avoir été pulvérisé. On peut se servir, comme'réducteurs appliqués intérieurement, d'une houille non-cokéfiante, bon marché et de réactivi-30 té relativement élevée,; ou de son produit secondaire tel que celui vendu sous la marque "GHAR"S ou de braise de coke» l'utilisation de tels réducteurs solides en coraMnaison permet la production d® nombreuses variétés da boulettes de minerai de fer réduit, possédant un haut degré de métallisation. 35 Comme le montre le Tableau 9 ci-après, l'utilisation combinée de réducteurs solides mise en oeuvre en association avec le procédé du four à grille selon l'invention est plus avantageuse que le procédé à la sole tournante (utilisation interne de réducteur solide) et que le procédé au four rotatif (utilisation, externe de réducteur se™ 40 lide) à la fois en ce qui concerne la quantité de réducteur consomma 70 30153 16 2058351 et en ce qui concerne la quantité totale de chaleur nécessaire pour la conduite de l'opération. Tableau 9»- Consommation de réducteur et quantité totale de chaleur nécessaire pour différents procédés de production. Procédé 10 .four rotatif sole tournante four à grille Application externe interne combinée Consommation de réducteur (kg/tonne de Combustible boulettes réduites) Consommation totale de chaleur (ca]/t de boulettes réduites) 370 330 310 huile lourde 3S5 x gaz naturel 2,9 x huile lourde 2,7 x 10' 10É 10* Note : le degré de métallisation des boulettes réduites est de 15 95 1° ; le procédé du four à grille est celui faisant l'objet de 1'invention ; le procédé au four rotatif est de SL/iUï ; et le procédé à sole tournante est le procédé "Heat Fast"° Comme on l'a indiqué ci-dessus, l'utilisation combinée de réducteurs solides mise en oeuvre en association avec le procédé au 20 four rotatif pour la production de boulettes de minerai de fer réduit selon l'invention offre de nombreux avantages sur les méthodes de la technique antérieure. L'invention permet une utilisation bonne et efficace de la chaleur dans l'ensemble du système, et de produire économiquement des boulettes de minerai de fer réduit possédant 25 un haut degré de métallisation lors d'une exploitation industrielle à grande échelle par amenée continue de boulettes préchauffées contenant des fines de coke sidérurgique comme réducteur appliqué intérieurement, cette amenée s'effectuant de la grille mùbile au four rotatif, et en soumettant les boulettes préchauffées à l'action réduc-30 tricé combinée, dans le four rotatif, de réducteurs intérieurement et extérieurement appliqués. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses 35 diverses parties, ayant été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse? au contraires toutes les variantes- BAD ORlGtNAU 70 30153 17 2058351 ■Revendications 1. Procédé pour la production de boulettes de minerai de fer réduit, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement : à mélanger des fines de réducteurs solides et de minerai de fer contenant 5 des liants et à former avec le mélange des boulettes crues ; à préchauffer et à durcir lesdites boulettes crues en séchant et préchauffant successivement lesdites boulettes crues par chauffage rapide jusqu'à des températures élevées sur une grille mobile en utilisant des gaz résiduels provenant d'un four rotatif comme source de cha-10 leur afin d'empêcher la consommation des réducteurs intérieurement appliqués ; à déplacer les boulettes préchauffées et durcies, se trouvant à une haute température, jusque dans ledit four rotatif conjointement avec des réducteurs solides, préchauffés, appliqués extérieurement, introduits dans le four rotatif en passant par la 15 jonction entre la grille mobile et le four rotatif f et à réduire lesdites boulettes par l'action réductrice combinée des réducteurs, appliqués intérieurement et extérieurement, dans le four rotatif afin de produire des boulettes de minerai de fer réduit. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 20 chacune desdites boulettes crues comprend de 10 à 15 de réducteurs intérieurement appliqués, plus de 2 % de bentonite servant d'agent liant, le reste étant des fines de minerai de fer tel que de l'hématite ou de la magnétite sous une forme pulvérulente- 3- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que 25 lesdits réducteurs intérieurement appliqués sont des fines de coke sidérurgique ou un mélange de fines de coke sidérurgique et de fines de charbon pulvérisé, et lesdits agents liants sont choisis parmi le groupe constitué par la bentonite, le chlorure de calcium, l'hydrate de calcium et des composés du type haut polymère y compris poix, 30 brai et lignite- -