Brevet FR2098429A1 — publié le 19720310

i 2098429 Cette invention concerne la réduction, par un gaz, de minerais métalliques divisés en métaux sous forme divisée dans un réacteur à arbre vertical et à lit mobile, et plus particulièrement vin procédé et un appareil perfectionnés pour maîtriser la réduction 5 du minerai et le refroidissement des particules métalliques obtenues. Dans la description qui suit, ce procédé et cet appareil sont décrits, à titre d'exemple, dans leur application à la réduction du minerai de fer en éponge de fer. Cependant, au fur et à mesure de la description il deviendra évident pour l'homme de l'art 10 que l'invention peut également s'appliquer au traitement de minerais autres que le minerai de fer. Généralement parlant, la production d*éponge de fer dans un réacteur à lit mobile et à arbre vertical comporte ordinairement deux phases principales, à savoir, la réduction du minerai dans 15 une zone de réduction par un gaz réducteur chaud convenable, typiquement ton gaz composé essentiellement d'oxyde de carbone et d'hydrogène, à des températures de l'ordre de 850° à IlOO0 C, de préférence de 900° C à 1000° C, et le refroidissement de l'éponge de fer résultante par un agent réfrigérant gazeux à une 20 température, disons de l'ordre de 100 à 200° C, de préférence inférieure à 100° C. Dans un certain nombre des procédés qui ont été proposés antérieurement, le refroidissement de l'éponge de fer se fait en faisant traverser par une partie du gaz réducteur, à température relativement basse, dans le sens ascendant, la zone 25 de refroidissement du réacteur pour que la température du gaz réducteur s'accroisse et que la température de l'éponge de fer se réduise, puis en introduisant un complément de gaz réducteur chaud au bas de la zone de réduction du réacteur. Ce mode opératoire présente l'inconvénient qu'il ne permet 30 pas la maîtrise absolument indépendante des phases de réduction et de refroidissement du procédé. L'éponge de fer (produit) est communément utilisée comme charge, ou bien comme partie de la charge, d'un four électrique de fabrication d'acier, et on a constaté que, quand on l'utilisait à cet effet, l'éponge de fer 35 devait être carburée. On peut commodément procéder à cette carburation en utilisant comme agent réfrigérant un gaz contenant du carbone qui se décompose en passant sur l'éponge de fer chaude et y dépose du carbone, cependant, afin de parvenir à un degré voulu particulier de carburation, ainsi qu'à l'effet de refroidissement 40 recherché, il faut pouvoir agir sur la composition et le débit 71 25928 2 2098429 du gaz réfrigérant indépendamment des conditions qui régnent dans la zone de réduction du four. Il est d'autre part important que l'éponge de fer soit suffisamment refroidie avant d'être déchargée du réacteur car, si 5 elle est exposée à l'air atmosphérique à une température trop élevée, elle tend à se réoxyder. Pour cette raison également il est souhaitable de pouvoir agir indépendamment sur la composition, le débit et/ou la température des gaz dans les zones de réduction et de refroidissement, cependant, si on 10 utilise des courants de gaz différents dans les deux zones, il existe une tendance des gaz à se mêler à la jonction des deux zones et à produire des variations indéterminées des propriétés de l'un ou de l'autre des gaz, ou bien des deux. C'est donc un objectif de la présente invention de fournir 15 un procédé et un appareil perfectionnés pour parvenir à une maîtrise essentiellement indépendante du débit de gaz dans les zones de réduction et de refroidissement d'un réacteur de minerai à arbre vertical et à lit mobile, c'est un autre objectif de cette invention de fournir un procédé et un appareil qui permettent une telle 71 25928 3 2098429 maîtrise tout en réduisant au minimum l'interpénétration des deux courants de gaz. D'autres objectifs de cette invention seront en partie évidents et en partie soulignés par la suite. On peut le mieux comprendre et apprécier les différents 5 objectifs et avantages de la présente invention en se reportant aux dessins annexés qui représentent des dispositifs de production d'éponge de fer concrétisant plusieurs formes d'exécution de l'appareil selon l'invention, appareil que l'on peut utiliser pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. 10 Sur les dessins : La Figure 1 représente schématiquement un dispositif de production d'éponge de fer dans lequel on introduit des courants de gaz distincts dans les zones de réduction et de refroidissement du réacteur et on réduit au minimum l'interpénétration des gaz 15 en établissant une différence de pression pratiquement nulle entre les zones de réduction et de refroidissement ; La Figure 2 représente un dispositif semblable dans lequel on réduit au minimum l'interpénétration des gaz en agissant directement sur le débit d'entrée des gaz dans la zone de refroidissement 20 et sur leur débit de sortie de cette zone ; et La Figure 3 représente un dispositif dans lequel le gaz réducteur et le gaz de refroidissement peuvent être introduits soit en haut soit en bas de la zone de réduction et de la zone de refroidissement, respectivement. 25 Reportons-nous aux dessins, et en particulier à la Figure 1. Le numéro 10 désigne dans son ensemble un réacteur à arbre vertical comprenant une zone de réduction 12 dans sa partie supérieure et une zone de refroidissement 14 dans sa partie inférieure. Le réacteur 10 est correctement isolé thermiquement et est revêtu 30 intérieurement d'un matériau réfractaire, d'une manière connue de l'homme de l'art. On introduit le minerai divisé à traiter dans le réacteur 10 par une canalisation 16 de chargement. Le minerai à charger peut être sous la forme de morceaux ou de boulettes préformées. Il s'écoule de haut en bas dans la zone de réduction, 35 dans laquelle il est en grande partie réduit en éponge de fer par le gaz réducteur qui s'écoule de bas en haut, puis il traverse la zone de refroidissement 14, dans laquelle il est refroidi par le gaz de refroidissement, qui s'écoule de bas en haut, et il sort du réacteur par la canalisation 18 de sortie. 40 A la jonction des zones de réduction et de refroidissement 71 25928 4 2098429 se trouve un déflecteur tronconique interne 20 qui guide les particules de minerai, s'écoulant de haut en bas, jusqu'à un conduit 22 menant à la zone de refroidissement 14. Le déflecteur 20 traverse la paroi du réacteur et fait partie d'une chambre annulaire 24 5 sous pression qui entoure la périphérie du réacteur et permet d'alimenter la zone de réduction en gaz réducteur d'arrivée par un espace ménagé entre la paroi du réacteur et le déflecteur 20. Près du bas du réacteur 10 se trouve un déflecteur tronconique 26 qui, avec la paroi du réacteur, délimite un espace annulaire 10 28 dans lequel le gaz de refroidissement s'écoule jusque sur la masse de particules de minerai qui se trouve dans la zone de refroidissement 14. Si on le désire, on peut faire travailler le réacteur 10 sous une pression élevée, auquel cas on introduit le minerai en haut du réacteur et on recueille l'éponge de fer au 15 bas du réacteur, en utilisant des appareils convenables d'alimentation et de décharge, adaptés pour maintenir la pression voulue dans le réacteur. Reportons-nous à la partie gauche de la Figure 1. Le gaz réducteur est typiquement formé dans un appareil 30 de reformage, 20 de type connu. Dans la forme d'exécution de l'appareil de reformage qui est représentée sur la Figure 1, on fait subir à du gaz naturel et à de la vapeur d'eau un chauffage préalable en*les faisant passer dans des serpentins dans la partie supérieure 32 de l'appareil de reformage, et on fait passer un mélange de gaz naturel" 25 et de vapeur d'eau préchauffés à travers un lit de catalyseur chauffé dans la partie inférieure 34 de l'appareil de reformage, dans lequel le gaz naturel et la vapeur d'eau se transforment en un mélange gazeux composé essentiellement d'oxyde de carbone, d'hydrogène et de vapeur d'eau. Le mélange gazeux passe ensuite, 30 par une canalisation 36, dans un refroidisseur rapide 38, dans lequel on refroidit rapidement le gaz pour en éliminer la majeure partie de la vapeur d'eau. A sa sortie du refroidisseur 38, le gaz passe par la canalisation 40 et la canalisation 43 dans un régulateur de débit 44 qui sert à établir un débit prédéterminé 35 de gaz réducteur vers le réacteur. Dans le dispositif qui est représenté sur la Figure 1, le gaz réducteur est porté en plusieurs temps à la température de réduction voulue, disons de 900°C à 1000°C. Ainsi le débit réglé de gaz, à sa sortie du régulateur 44, passe dans un échangeur de 40 chaleur 46 en contact d'échange de chaleur avec le gaz de 71 25928 5 2098429 refroidissement de sortie, ce qui sera décrit plus en détail ci-dessous, et de là dans un serpentin chauffant 48, qui peut être chauffé au gaz ou d'une autre façon, de façon à porter le gaz réducteur à une température de l'ordre de 700 à 850°C. Etant donné 5 que la température de réduction doit de préférence être de l'ordre de 900°C à 1000°C, on accroît encore la température du gaz réducteur qui sort du serpentin chauffant 48, en lui ajoutant une proportion relativement faible d'oxygène ou d'air, par la canalisation 50, et en faisant brûler une petite partie du gaz réducteur 10 de façon à porter la température du mélange au niveau requis. En particulier dans les cas où l'on utilise de l'air comme oxydant, il convient de faire subir à cet oxydant un chauffage préalable jusqu'à approximativement la température du gaz réducteur auquel on le mélange. Un tel chauffage préalable peut se faire, par 15 exemple, dans un serpentin chauffant tel que le serpentin chauffant 48. L'addition d'air ou d'oxygène au gaz réducteur peut se faire, par exemple, comme décrit dans le Brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 2.900.247. Le gaz réducteur, ainsi préparé, passe dans la chambre sous pression 24 et monte à travers la zone de réduction 20 12, comme déjà décrit. Le gaz réducteur usé sort du réacteur par le raccord 52 de décharge et passe dans un refroidisseur rapide 54 qui est refroidi à l'eau. A sa sortie de refroidisseur rapide 54, le courant de gaz peut se diviser en plusieurs courants secondaires. Ainsi, si l'on 25 désire recycler une partie du gaz réducteur, on peut faire passer le gaz recyclé, peu: la canalisation 56 qui contient un compresseur 57 et une vanne régulatrice 60, dans une canalisation 43 dans laquelle il se combine au gaz réducteur fraîchement préparé. Le compresseur 57 peut être étudié pour avoir une capacité un peu 30 supérieure à celle nécessaire au recyclage de la quantité voulue de gaz réducteur, et peut être pourvu d'une dérivation 58 et d'un régulateur 59 de pression qui servent à maintenir sensiblement constante la pression de refoulement du compresseur. Une autre partie du gaz réducteur usé peut passer dans un 35 clapet de retenue 62 et une canalisation 64 contenant une vanne 66, vers un réservoir de stockage du gaz combustible. Le gaz réducteur usé qui n'est ni recyclé ni envoyé au réservoir de combustible passe dans la canalisation 68 vers une cheminée d'évacuation 70. La canalisation 68 est pourvue d'un régulateur automatique 72 de 40 pression destiné à maintenir une contre-pression appropriée sur 71 25928 6 2098429 le dispositif de réduction de gaz. On comprendra qu'on peut faire passer la totalité du gaz réducteur usé à travers l'un quelconque ou plusieurs des trois trajets qui sont décrits ci-dessus. Cependant, pour que l'opération soit économique, il faut recycler 5 au moins une partie notable du gaz réducteur usé. Comme indiqué ci-dessus, le minerai réduit est refroidi par un gaz de refroidissement dans la zone de refroidissement 14 du réacteur. Reportons-nous à la partie inférieure gauche de la Figure 1. Le gaz de refroidissement pénètre dans le dispositif 10 par une canalisation 80 qui est pourvue d'un régulateur automatique 82 de débit. On peut utiliser une grande variété de gaz de refroidissement, comprenant l'hydrogène, l'oxyde de carbone, leurs mélanges, le méthane ou un autre gaz hydrocarboné, le gaz carbonique, ou l'azote. Le choix du gaz de refroidissement dépend du plusieurs 15 facteurs ? par exemple, il faut déterminer si on veut non seulement refroidir l'éponge de fer mais aussi la carburer, et si le gaz de refroidissement usé doit être ensuite utilisé dans une partie ou une autre du dispositif relatif au gaz réducteur. A son entrée dans le dispositif relatif au gaz de refroidis-20 sentent le gaz de refroidissement passe dans un compresseur 84 comportant une dérivation 86 pourvue d'un régulateur 88 de pression qui, comme le régulateur 59, sert à maintenir urre pression constante à la sortie du compresseur. Le gaz de refroidissement passe ensuite, par une canalisation 90 qui est pourvue d'un régulateur 25 automatique 92 de débit dans l'espace annulaire 28 du réacteur 10, et de là monte dans la zone de refroidissement 14 jusqu'à un espace annulaire 94 délimité par le déflecteur 20, le conduit 22 et la paroi du réacteur. Comme indiqué ci-dessus, on peut réaliser la carburation de l'éponge de fer dans la zone de refroidissement 30 14 en utilisant un gaz de refroidissement contenant du carbone qui se décompose au contact de l'éponge de fer chaude en y déposant du carbone. Le gaz de refroidissement chauffé sort du réacteur par la canalisation 96 et passe, par un séparateur conventionnel 98 de poussières, dans l'échangeur de chaleur 46 dans lequel il 35 cède une partie de sa chaleur au gaz réducteur, comme décrit ci-dessus. De l'écliangeur 46, le gaz de refroidissement passe dans et à travers un refroidisseur rapide 100 qui est refroidi à l'eau, puis est recyclé par une canalisation 102, contenant une vanne 40 103, à l'entrée du compresseur 84. Une partie du gaz recyclé est 71 25928 7 2098429 détournée dans la canalisation 104 et passe dans la partie du système qui est relative au gaz réducteur usé et qui est représentée près du haut de la Figure 1. Comme représenté sur le dessin, ce gaz détourné peut passer, par une canalisation 106 contenant 5 une vanne 108, dans le circuit du gaz réducteur ou bien, par une canalisation 110 contenant une vanne 112, dans le réservoir à combustible inflammable ou la cheminée d'évacuation 70. Bien qu'il soit en général souhaitable d'établir un circuit fermé de gaz de refroidissement exactement comme on le vient de le décrire, 10 dans certains cas particuliers la vanne 103 peut être fermée et on peut faire passer dans la canalisation 104 la totalité du g az de refroidissement sortant du refroidisseur rapide 100. Comme indiqué ci-dessus, la présente invention fournit un procédé et un appareil permettant de réduire au minimum l'inter-15 pénétration du gaz réducteur et du gaz de refroidissement dans le réacteur. Reportons-nous à la partie droite de la Figure 1. Il est prévu qu'un régulateur 120 de différence de pression qui réagit, par l'intermédiaire de la canalisation 122, à la pression qui règne dans la chambre sous pression 24 (désignée par P^) et 20 par l'intermédiaire d'une canalisation 124, à la pression qui règne dans l'espace annulaire 94 (désignée par P2). Le régulateur 120 de différence de pression émet un signal, par exemple un signal de pression pneumatique, qui est fonction de la différence entre les pressions P^ et P2, et ce signal sert à ajuster le réglage 25 d'un régulateur 126 de pression placé dans la canalisation 104, et ainsi à réguler la contre-pression qui règne dans la canalisation 104 dans laquelle est détourné le gaz de refroidissement, d'une manière telle que la pression P2 devient sensiblement égale à la pression P^. Ainsi l'intérieur du conduit 22 devient une zone 30 pratiquement isobare et l'interpénétration du gaz réducteur et du gaz de refroidissement est réduite au minimum. Il est en outre souhaitable, quoique non indispensable, de maintenir constante la pression P^ et d'ajuster le débit dans la canalisation 104 de façon à porter la pression P2 à une valeur égale à P^. A cette fin, 35 un régulateur automatique 128 de pression réagit à la pression P^ par l'intermédiaire de la canalisation 130, et le signal de sortie du régulateur est acheminé par la canalisation 130 jusqu'au régulateur 72 de pression de façon à ajuster le réglage de ce dernier régulateur de telle manière que le gaz réducteur usé soit évacué 40 avec un débit permettant de maintenir sensiblement constante la 71 25928 8 2098429 pression P^. On a constaté qu'en maintenant la pression constante de cette manière on pouvait maintenir plus rigoureusement isobare la pression qui règne dans le conduit 22. Il sera évident, d'après la description précédente, que 5 l'appareil représenté permet l'utilisation de circuits distints de gaz réducteur et de gaz de refroidissement incluant respectivement la zone de réduction et la zone de refroidissement du réacteur. On peut agir indépendamment sur la composition, le débit et la température des gaz réducteurs et de refroidissement de telle 10 sorte que chaque gaz xemplisse sa fonction différente recherchée d'une manière optimale et dans une mesure optimale, et que le rendement global du réacteur soit accru. Considérons maintenant la Figure 2 des dessins. Le dispositif qui y est représenté est essentiellement le même que celui qui 15 est représenté sur la Figure 1, aussi ne décrira-fe-on que les différences qui existent entre le dispositif de la Figure 2 et celui de la Figure 1. Dans le réacteur de la Figure 1 un déflecteur 20 et un conduit 22 sont prévus près du centre du réacteur de façon à faire converger la masse de particules de minerai, qui 20 s'écoule de haut en bas, près du centre du réacteur. Dans certains cas la nature du minerai est telle que les particules tendent à s'agglomérer pendant l'opération de réduction, et dans ces cas là une convergence du lit de minerai mobile tel qu'il est formé dans le réacteur de la Figure 1 pourrait se traduire par un obstacle 25 à l'écoulement des particules de minerai à l'entrée du conduit 22. Pour faire face à cette éventualité, le déflecteur 22 est supprimé dans le réacteur de la Figure 2. Reportons-nous à la Figure 2. Le réacteur 10 comprend une zone de réduction 212 et une zone de refroidissement 214 qui sont 30 semblables au zones 12 et 14 de la Figure 1. Le gaz réducteur est introduit dans le réacteur pair une chambre 224 sous pression qui est semblable à la chambre 24, et il sort du réacteur par un raccord 2 52 de décharge. Le gaz de refroidissement pénètre dans un espace annulaire 228 qui est semblable à l'espace annulaire 28 35 du réacteur 10 et s'éccule de bas en haut à travers une zone de refroidissement 214. Cependant, le réacteur 210 diffère du réacteur 10 en ce que l'élimination du gaz de refroidissement se fait par une chambre annulaire 400 sous pression et non par l'espace annulaire 94 du réacteur 10. 40 Dans la forme d'exécution de la Figure 2, on réduit au 71 25928 9 2098429 minimum l'interpénétration des gaz de refroidissement et de réduction en égalisant approximativement l'admission de gaz dans la zone de refroidissement et la sortie de gaz de cette môme zone: Sur la Figure 2 un régulateur 282 de débit qui est semblable au 5 régulateur 82 de débit de la Figure 1 règle et maintient constant le débit de gaz de refroidissement entrant dans le circuit de gaz de refroidissement. Cependant, dans le dispositif de la Figure 2 le régulateur 126 de pression de la Figure 1 est remplacé par un régulateur 402 de débit qui est réglé de façon à maintenir le 10 débit de sortie du gaz de refroidissement approximativement égal à son débit d'entrée dès qu'il est réglé par le régulateur 282, en maintenant ainsi sensiblement constante la quantité de gaz de refroidissement dans la zone de refroidissement. En pratique, le régulateur 402 est ordinairement réglé de façon à laisser 15 passer un tout petit peu plus de gaz que le régulateur 232 pour qu'il y ait un léger écoulement de gaz réducteur de la zone de réduction vers la zone de refroidissement, ce qui assure que le gaz réducteur n'est pas souillé par un écoulement de gaz de refroidissement entrant dans la zone de réduction. Par contre, 20 dans des cas particuliers il peut être souhaitable d'éviter la souillure du gaz de refroidissement par les gaz réducteurs et dans ces cas là le régulateur 402 est réglé de façon à laisser passer un peu moins de gaz que le régulateur 282. Le dispositif de la Figure 2, comme celui de la Figure 1, permet un réglage 25 essentiellement indépendant des courants de gaz réducteurs et de gaz de refroidissement. Dans les formes d'exécution de la présente invention qui sont représentées sur les Figures 1 et 2, en utilise l'écoulement à; contre-courant du gaz réducteur et des particules de minerai 30 descendantes, et on utilise également l'écoulement à contre-courant du gaz de refroidissement. Bien qu'un tel écoulement à contre-courant soit en général souhaitable, il existe des cas où l'écoulement parallèle du gaz réducteur et du minerai est avantageux. En général, la cadence à laquelle le minerai est réduit varie en 35 fonction directe de la température du gaz réducteur. On sait que la température du gaz réducteur constitue un facteur particulièrement important pour la détermination de la vitesse de la réaction de réduction dans les premiers temps du processus de réduction. Ainsi, dans certaines conditions, en utilisant l'écoulement paral-40 lèle du gaz réducteur et du minerai, on peut parvenir à un 71 25928 10 2098429 accroissement de la vitesse de réduction moyenne, ce qui fait que l'on peut parvenir à un degré de réduction donné avec un temps de séjour plus court des matières solides dans la zone de réduction, ou bien on peut parvenir à un degré de réduction plus grand en 5 utilisant le même temps de séjour, tous les autres facteurs étant inchangés. D'autre part, dans certains cas l'écoulement parallèle du gaz de refroidissement dans la zone de refroidissement du réacteur, peut être souhaitable. En général, le choix entre l'utilisation de l'écoulement à 10 contre-courant ou de l'écoulement parallèle du gaz réducteur et du minerai, dépend de facteurs tels que les caractéristiques d'écoulement en phase solide des particules de minerai, la réduc-tibilité du minerai, la composition du gaz réducteur et les caractéristiques de transfert de chaleur du gaz et des particules 15 de minerai. Ainsi, on peut parvenir à une meilleure souplesse opératoire en imaginant un dispositif tel que l'on peut utiliser dans le réacteur l*écoulement à contre-courant ou l'écoulement parallèle des gaz. tTn tel dispositif est représenté sur la Figure 3 des dessins. 20 Etant donné que la forme d'exécution de la présente invention qui permet l'utilisation sélective d'un écoulement à contre-courant ou d'un écoulement parallèle des gaz est. dans son ensemble semblable aux formes d'exécution qui sont représentées sur les Figures 1 et 2,on nei représenté sur la Figure 3 qpie les parties 25 du dispositif qui permettent l'utilisation sélective de l'écoulement à contre-courant ou de l'écoulement parallèle des gaz. Reportons-nous à la Figure 3. Le réacteur 510 est semblable au réacteur 210 de la Figure 2 et comprend une zone de réduction 512 dans sa partie supérieure et une zone de refroidissement 514 dans 30 sa partie inférieure. Reportons-nous à la partie gauche de la Figure 3. Le gaz réducteur est chauffé dans un élément chauffant 548, semblable à l'élément chauffant 48 de la Figure 1, qui est raccordé par une canalisation 515, contenant une vanne 517, à la chambre sous-pression 524 du réacteur 510. En un point proche de 35 la chambre sous-pression 524, la canalisation 515 se raccorde à une canalisation 550 de dérivation semblable à la canalisation 50 de la Figure 1, contenant une vanne 551. Comme dans le cas de la canalisation 50, on peut ajouter de l'air ou de l'oxygène au courant de gaz réducteur par la canalisation 550 pour porter 40 au niveau voulu la température du gaz réducteur. 71 25928 ii 2098429 Au réacteur 510, près du haut de la zone de réduction 512, est raccordée une canalisation 552, correspondant à la canalisation 52 de la Figure 1, qui contient une vanne 519 et mène à un refroidisseur 554, semblable au refroidisseur 54 de la Figure 1. En un point 5 proche du réacteur, la canalisation 552 communique avec une canalisation 529 de dérivation qui contient une vanne 545 par laquelle on peut fournir de l'air ou de l'oxygène à la canalisation 552. Afin de permettre l'écoulement parallèle du gaz réducteur et du minerai dans la zone de réduction 512, quand on le désire, la 10 canalisation 515, en un point situé entre l'élément chauffant 548 et la vanne 517, est raccordée par une canalisation 521 qui contient une vanne 523, à la canalisation 552 en un point situé entre le, réacteur 510 et la vanne 519. D'autre part, la canalisation 515, en un point situé entre la vanne 517 et la chambre 15 524, est raccordée, par une canalisation 525 contenant une vanne 527, à la canalisation 552 en un point situé entre la vanne 519 et le refroidisseur 554. Dans les cas où on veut que le gaz réducteur et le minerai s'écoulent à contre-courant, on ferme les vannes 523, 527 et 547, 20 on ouvre les vannes 517 et 519, et on ouvre la vanne 551 dans une mesure suffisante pour permettre l'admission moulue d'air ou d'oxygène dans la canalisation 515. Le gaz réducteur passe ensuite de l'élément chauffant 548, par la canalisation 515, à la chambre 524, et de là monte à travers la masse du minerai dans la zone 25 de réduction 512. Le gaz réducteur sort du réacteur près du haut de la zone de réduction 512 et passe par une canalisation 552 dans le refroidisseur 554. Dans les cas où on veut que le gaz réducteur et le minerai s'écoulent parallèlement, on ferme les vannes 517, 519 et 551, on 30 ouvre les vannes 523 et 527 et on ouvre la vanne 545 dans une mesure qui permet d'établir l'admission voulue d'air ou d'oxygène dans la canalisation 552. Le gaz réducteur venant de l'élément chauffant 548 passe alors, par les canalisations 521 et 552, dans le haut de la zone de réduction 512 et descend à travers la masse 35 du minerai qui s'y trouve. Le gaz réducteur sort, de la zone de réduction par la chambre sous pression 524 et passe par les canalisations 515, 525 et 552 dans le refroidisseur 354» Ainsi on parvient à faire circuler à contre-courant le gaz et le minerai, d'une manière simple, en fermant les vannes 523 et 527 et en ouvrant 40 les vannes 517 et 519, et on parvient à réaliser un écoulement 71 25928 12 2098429 parallèle en fetmant les vannes 517 et 519 et en ouvrant les vannes 523 et 527. Comme le montre la partie inférieure de la Figure 3, un agencement semblable est prévu pour établir sélectivement soit 5 l'écoulement à contre-courant soit l'écoulement parallèle du gaz de refroidissement dans la zone de refroidissement 514 du réactetar. Le gaz de refroidissement est introduit dans le dispositif par une canalisation 580 et passe dans un régulateur 592 de débit, semblable au régulateur 92 de débit de la Figure 1, et de là dans 10 une canalisation 590 contenant une vanne 531 et raccordée à la chambre 528 au bas de la zone de refroidissement 514. Au haut de la zone de refroidissement 514 se trouve une chambre sous pression 500, semblable à la chambre 400 de la Figure 2, qui est raccordée, par une canalisation 596 contenant une vanne 533, au séparateur 15 598 de poussières, qui correspond au séparateur 98 de poussières de la Figure 1. Afin de permettre l'écoulement parallèle du gaz de refroidissement dans la zone de refroidissement 514, une /Un canalisation 590, en/point situé entre la vanne 531 et le régulateur 592 de débit, se raccorde, par une canalisation 53 5 qui 20 contient une vanne 537, à une canalisation 596, en un point situé entre la vanne 533 et la chambre sous pression 500. D'autre part, la canalisation 590, en un point situé entre la vanne 531 et la chambre 528, se raccorde, par une canalisation 539 qui contient une vanne 541, à une canalisation 596, en un point situé entre la 25 vanne 533 et le séparateur 598 de poussières. Quand on veut établir un écoulement à contre-courant dans la zone de refroidissement, on ouvre les vannes 531 et 533 et on ferme les vannes 537 et 541. Le gaz de refroidissement passe alors par la canalisation 590 dans la chambre 528, monte à travers la 30 zone de refroidissement jusqu'à la chambre 500, et sort du réacteur par la canalisation 596 vers le séparateur 598 de poussières. Par contre, quand on veut établir un écoulement parallèle du gaz de refroidissement et du minerai dans la zone de refroidissement 514, on ferme les vannes 531 et 533 et on ouvre les vannes 537 et 541 3 5 pour faire passer le gaz de refroidissement du régulateur 592 de débit, par les canalisations 53 5 et 596, à la chambre sous pression 500, et de là le faire descendre à travers la masse du minerai dans la zone de refroidisement. Le gaz de refroidissement, après avoir traversé la zone de refroidissement, pénètre dans la chambre 40 528 et passe dans les canalisations 590, 539 et 596, dans le 71 25928 13 2098429 séparateur 598 de poussières. Il est évident qu'avec le dispositif qui est représenté sur la Figure 3, on peut établir soit un écoulement à contre-courant soit un écoulement parallèle du gaz soit dans la zone de réduction soit dans la zone de refroidissement 5 du dispositif. Dans le dispositif qui est représenté sur la Figure 3, l'interpénétration du gaz réducteur et du gaz de refroidissement est réduite au minimum de la même manière que celle qui est décrite relativement à la Figure 2, L'admission de gaz de refroidissement 10 dans le circuit du gaz de refroidissement est réglée et maintenue constante par un régulateur de débit (non représenté sur la Figure 3 et correspondant au régulateur 282 de la Figure 2). Le gaz de refroidissement qui sort du circuit de gaz de refroidissement passe par la canalisation 504, correspondant à la canalisation 15 304 de la Figure 2, dans le régulateur 502 de débit, correspondant au régulateur 402 de débit de la Figure 2. Le régulateur 502 de débit est réglé de façon à maintenir l'admission de gaz de refroidissement dans le dispositif, et réduit ainsi au minimum l'interpénétration du gaz de refroidissement et du gaz réducteur. 20 II faut bien entendu comprendre que la description précédente n'est donnée qu'à titre d'exemple et que les formes d'exécution qui sont décrites peuvent être modifiées de diverses façons dans le champ d'application de l'invention. Par exemple, il n'est pas indispensable que le gaz réducteur utilisé soit préparé dans un 25 appareil de réformage catalytique du type représenté en 30, mais peut être préparé, par exemple, par oxydation partielle d'un hydrocarbure, ou bien on peut utiliser de l'hydrogène pur. On peut faire fonctionner l'élément chauffant 4G de gaz dS manière à porter le gaz réducteur à une température de réduction acceptable sans 30 addition d'air ou d'oxygène par la canalisation 50. Etant donné que le gaz de refroidissement est chauffé dans la zone 14, si l'on utilise des gaz réactifs comme agents réfrigérants, on peut les réformer dans une mesure telle que, après sortie du circuit de refroidissement, on peut les introduire avec profit dans le courant 3 5 de gaz réducteur. Cependant, il convient de choisir la composition et le débit des gaz de refroidissement de façon à assurer la fonction essentielle que constitue un refroidissement efficace et il convient de traiter tout reste réducteur du gaz de refroidissement usé, ce qui constitue un avantage accessoire du dispositif. 40 Comme indiqué ci-dessus, on peut parvenir au réglage 71 25928 14 2098429 indépendant du courant de gaz réducteur et du courant de gaz de refroidissement sans recycler ces courants. Cependant, l'utilisation des circuits fermés est préférable à cause des économies que l'on réalise ainsi et car on parvient à un plus grand degré de 5 stabilité du dispositif, et car la minimisation de l'interpénétration des deux courants est facilitée. D'autre part, comme souligné au début de la description, on peut utiliser le procédé et l'appareil selon la présente invention pour la réduction de minerais autres que le minerai de fer, par 10 exemple des minerais de métaux tels que le nickel, le cuivre, l'étain, le titane, le baryum et le calcium. D'autres modifications entrant dans le champ d'application de l'invention seront évidentes pour l'homme de l'art. 71 25928 2098429 REVENDICATIONS 1. Procédé de réduction de minerais métalliques divisés en particules métalliques dans un réacteur à lit mobile et à arbre vertical comprenant une zone de réduction destinée à la réduction 5 dudit minerai métallique divisé dans la partie supérieuredudit lit, et une zone de refroidissement destinée à refroidir les particules métalliques réduites dans la partie inférieure dudit lit, caractérisé par le fait qu'on introduit an gaz réducteur chaud dans ladite zone de réduction près d'ans 5e ses extrémités 10 et qu'on le fait passer à travers le minerai divisé dans ladite zone de réduction de façon à réduire ledit minerai, qu'on recueille ledit gaz réducteur dudit réacteur près 3e l'autre extrémité de ladite 2one de réduction, qu'on introduit un gaz de refroidissement, à un débit prédéterminé» à des 15 extrémités de ladite zone de refroidissement at ïru'cn le fait de métal passer à travers les particules /réduites dans 1 - .cite zone de refroidissement pour les refroidir, qu'on recueille ledit gaz de refroidissement dudit réacteur près de l-'aatrs extrémité de ladite zone de refroidissement, et qu'on régularise la cadence 20 de recueil dudit gaz de refroidissement de façon % réduire au minimum le mélange dudit gaz de refroidissement et dudit gaz réducteur dans ledit réacteur. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on mesure la différence de pression qui existe antre le bas 25 de la zone de réduction et le haut de la zone de r e fr o i d i s s erre nt, et qu'on régularise le débit de sortie du gas 5*s refroidissement en fonction de ladite mesure de différence de pression de façon à maintenir sensiblement constante la différence Se pression mesurée. 30 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé jar le fait qu'on maintient le débit de sortie du gaz de refr approxima tivement égal au débit prédéterminé auquel le -y?.z Si r-afrciSiss-sa'-nt est fourni à la zone de refroidissement du réc-ïisur. 4. Procédé selon la revendication 2 ca Z, caractérisé par le fait 35 qu'on fait circuler le gaz de refroidissema-i z:7:~z a;* circuit fermé incluant la zone de refroidissement 71 25928 16 2098429 débit prédéterminé. 5. Procédé selon les revendications 2 et 4, caractérisé par le fait qu'on évacue le gaz de refroidissement de la partie externe du circuit de refroidissement à un débit régularisé qui est 5 fonction de la différence de pression mesurée. 6, Procédé selon les revendications 3 et 4, caractérisé par le fait qu'on évacue le gaz de refroidissement de la partie ->i circuit de refroidissement à un déhit j.menant cc -elon ' '.ne des revendications 1 à 8, r^ractérissé yt'j r i-_ hv,q^'en introduit le -jaz de r e f ro i di s s esno; ; c dâns le r-r. an peint proche du haut ou du bas de- la 7one de refrotdissement, et qu'on le recueille dudit réacteur en un point prochc de l'autre extrémité de ladite zone de refroidissement. 25 10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qu'on ajoute au gaz réducteur qui est introduit dans ledit: réacteur une partie du gaz réducteur qui est recueilli du réacteur, de façon à former un circuit de gaz réducteur, et en ce qu'on recueille continûment dudit circuit le reste du 30 gaz réducteur qui est recueilli dudit réacteur. 11. Procédé selon la revendication 9, caractérisé par la fait qu'on régularise la partie du gaz réducteur qui est recueillie du circuit: de gaz réducteur de façon à maintenir pratiquement constante la pression au bas de la zone de réduction. 35 12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11. caractérisée par le fait que le gaz de refroidissement est un gaz réducteur et qu'au moins une partie déterminée du gaz de refroidissement évacuée dudit circuit de gaz de refroidissement est ajoutée au gaz réducteur qui est introduit dans ladite zone de réduction. 40 13. Procédé selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé BAD ORIGINAL 71 25928 17 2098429 par le fait que le rainerai métallique divisé est du minerai de fer, et que les particules métalliques réduites sont de l'éponge de fer. 14. Appareil à utiliser dans le procédé selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé par un réacteur à arbre vertical 5 prévu pour contenir un lit descendant de particules de minerai métallique, ledit lit mobile comprenant une zone de réduction supérieure et une zone de refroidissement inférieure ; un organe, qui comprend un conduit d'alimentation, raccordé audit réacteur près d'une des extrémités de ladite zone de réduction pour 10 alimenter ledit réacteur en gaz réducteur chaud ; un organe, raccordé audit réacteur près de l'autre extrémité de ladite zone de réduction, pour recueillir le gaz réducteur dudit réacteur ; un circuit de refroidissement, comprenant ladite zone de refroidissement et un conduit extérieur raccordé audit réacteur près 15 du haut et du bas de ladite zone de refroidissement, ledit conduit extérieur comprenant un compresseur pour faire circuler le gaz de refroidissement dans ledit circuit et un refroidisseur pour refroidir le gaz qui passe dans ledit circuit ; un conduit d'alimentation en gaz de refroidissement, raccorda audit conduit 20 extérieur, ledit conduit d'alimentation contenant un régulateur de débit pour maintenir une admission constante de gaz de refroidissement dans ledit circuit ; un conduit d'évacuation de gaz raccordé audit circuit ? et une vanne régulatrice dans ledit conduit d'évacuation de gaz pour régulariser le recueil 25 du gaz de refroidissement dudit circuit de façon à réduire au minimum l'interpénétration du gaz réducteur dans ladite zone de réduction avec le gaz de refroidissement dans ladite zone de refroidissement. 15. Appareil selon la revendication 14, caractérisé par un 30 organe de mesure de différence de pression qui réagit à la différence entre la pression qui règne au bas de la zone de réduction et la pression qui règne en haut de 1~ zone- de refroidissement, ledit organe de mesure de différence de pression comportant un organe destiné à émettre un signal qui est fonction 35 de la différence entre lesdites deux pressions, et :J.n organe destiné à transmettre ledit signal 5. ladite vsïïiîs régulatrice de façon à faire évacuer le gaz de refroidissement ciaclit circuit à un débit permettant de maintenir pratiquement nulle la différence de pression entre lesdites zones de réduction 40 et de refroidissement. 71 25928 18 2098429 16. Appareil selon la revendication 14, caractérisé par le fait que le conduit d'évacuation de gaz contient un régulateur de débit destiné à maintenir le débit du gaz évacué sensiblement égal au débit de gaz dans le conduit d'alimentation en gaz 5 de refroidissement. 17. Appareil selon l'une des revendications 14 à 16, caractérisé par un échangeur de chaleur, dont un côté fait partie dudit circuit de gaz de refroidissement et dont l'autre côté fait partie dudit conduit d'alimentation destiné à alimenter ledit 10 réacteur en gaz réducteur.