Brevet FR2128489A1 — publié le 19721020

La présente invention concerne un precédé d'élévation de la teneur en nickel et de dimi@@ti@n de la tene@r en carlo@e de ferro@nickel. Pour le trattement métallurgique d@ mine@ai de nickel, la garniérite, on empl@ie des f@urs ro@atifs pour la pré@@édu@tion et des fours électriques pour la fabrication d'un fe@re nickel c@ntenan@ du carbone et ayant une tene@r de nickel de 17 à 18, @e reste étant essentiellement du fer, si l'en fait abstraction d dune teneur en chrome d environ 0,5 à 0,7% et d'une teneur en s@@@re d'environ 0,15%. 11 est envisagé d'augmenter la tenir en nickel, par exemple jusqu'à une '-'a leur de j à j dans du ferro-nickel se trouvant en état de fusion. @o@r résoudre ce problème, il a déjà été proposé d'affiner dans un c@nvertisse@r à @@y@ene ins@@flé par le ha@t, jusqu'à ce qu'on obtienne @ne tene@r e@ carb@ne d'environ 0.01% dans le @erro nickel, la durée d'une charge s'élevant à environ @r@is he@res. Le temps @et de soufflage pendant une charge fait environ s@igante min@tes, car @n souffle par intermittence pendant des périodes de @ à @ mi@u@es, et o@ 6limi@e le lait@er entre ces périodes de soufflage, @a@s l'ensemble, il faut dé@rasser environ sept à huit fois. La te@e@r en FeO du lai@ier est relativement élevée et monte à environ 60%. L'e@@ichissement en nickel dans le magma métallique de base doit donc se faire par la s@orification du fer, La teneur élevée er FeO, liée à,la l@ngue durée de charge dans le convertisseur à oxygène ins'fflé par le haut pose de difficiles problèmes quant à la durabilité du revêtement réfractaire, parce que le garnissage des conver tisse@rs, garnissa@e se composant habituellement de magnésie ou de dolomite, n'est pas suffisamment résistant à l'attaque du laitier, En outre, en raison de la nature du procédé par ins@fflation d'oxygène, la majeure partie du revê@ tement réfractaire du convertisseur est en contact avec le laitier qui l'atta- que pendant l'af@inage, de s@rte que l'@sure de ce revêtement ne se produit pas seulement localement dans la zone de séparation métal-laitier. De plus, le décrassage est une opération difficile qui nuit au rendement du conver tisseur et qu'il faut généralement exécuter manuellement.On doit donc aussi admettre des pertes en métal qui abaissert le rendement en métal, Enfin, o@ doit cirer, comme inconvénient de l'empli du procédé par insufflation d'oxy@ène@le fait que le laitier peut présenter une part élevée de grenaille métallique qu@. après les différentes phases d'aftinage ou avant le décrassage, n'a pas en assez de temps pour se déposer. De cette manière, le rendement en métal peut également être influencé de façon défavorable et incontrôlée, parce que la teneur en grenaille métallique du laitier est essentiellement fonction de la viscosité et de la quantité du laitier.C'est pourquoi, il est défficile, dans un convertisseur à oxygène insufflé par le haut,de mener économiquement une opération d'enrichissement du ferro-nickel et d'abaissement de sa teneur en carbone. L'invention surmonte ces difficultés et concerne un procédé d'élévation de la teneur en nickel et d!abaissement de la teneur en carbone du ferro-nickel dans une enceinte à revetement réfractaire par un gaz contenant de l'oxygène1 en particulier par l'oxygène pur, ce procédé étant caractérisé par le fait que du ferro-nickel en fusion sous forme d'un jet tombant, le cas échéant en présence de scorificateurs à grain fin, et de matières fondantes, est pulvérisé par le gaz qui contient de l'oxygène de telle sorte qu'il forme un cône de pulvérisation à peu près horizontal et que le métal ainsi traité et le laitier se rassemblent au fond de l'enceinte, tout en formant un lit de décantation, et sont finalement éliminés de l'enceinte, de préférence en continu, la quantité d'oxygène rapportée au poids initial du ferro-nickel et amenée par unité de temps etant supérieure à la quantité qu'il faut amener stoechiométriquement pour réduire la teneur en carbone jusqu'à une teneur résiduelle d'environ O,Ol et pour scorifier au moins 30% de la quantité de fer contenue dans le ferro-nickel ainsi que pour scorifier d'autres éléments d'alliage oxydables éventuellement présents tels que du chrome, du silicium, du phosphate, etc. Gracie à l'emploi de l'affinage par pulvérisation on peut mettre au point et observer des conditions d'exploitation contrôlables avec précision. Comme scorificateur, on ajoute de préférence de la chaux afin que se forme un laitier de ferrite de calcium très liquide, duquel peut se séparer facilement la grenaille métallique qui y est accumulée. On peut également facilement maîtriser l'usure du revetement réfractaire de l'enceinte d'affinage, en raison de la présence d'une zone de contact prédéterminée entre le laitier et garnissage. Le cas échéant, on peut garnir cette zone de pierres réfractaires qui sont particulièrement aptes à résister au laitier, tandis que les autres parties de l'enceinte d'affinage sont garnies de matériaux réfractaires habituels. Enfin un autre avantage de l'emploi de l'affinage par pulvérisation réside dans le fait que l'on peut exécuter l'opération en continu, de sorte que se produit une égalisation de l'analyse du ferronickel enrichi et du rendement, égalisation que l'on ne peut atteindre dans une opération en discontinu. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation, description se référant aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente une coupe longitudinale de l'enceinte d'affinage, et - les figures 2, 3 et 4 représentent des coupes verticales à travers les percées de coulée, suivant les lignes II-II, III-III et IV-IV de la figure 1. Dans le plafond de l'enceinte d'affinage est incorporé un entonnoir d'admission 1 pour l'amenée d'un jet de ferro-nickel. Au-dessus de l'entonnoir 1 sont prévues des goulottes 3, 4 pour amener des fondants tels que de la chaux, du spath-fluor, du minerai, du calcaire, etc. Les références 5 et 6 désignent d'autres ouvertures par lesquelles ont peut charger éventuellement d'autres matières d'addition. Par l'ouverture 5 on peut par exemple charger des porteurs solides de calories, tels que du carbone à grain fin, du silicium et des produits analogues, si la teneur en carbone du ferro-nickel n'est pas suffisante pour fournir, par combustion avec l'oxygène, la quantité de chaleur nécessaire à l'opération.En outre, par l'ouverture 61on peut charger,par exemple comme moyens de refroidissement, de la mitraille en petits morceaux, de préférence de la mitraille de ferro-nickel si un excès de chaleur est produit par les réactions exothermiques des impuretés du ferro-nickel. Par un dispositif de soufflage 7 prévu dans la paroi frontale, on dirige un jet de gaz oxygéné sous pression 8,de préférence de l'oxy~ gène techniquement pur, contre le jet tombant de feero-nickel 2, de sorte que le ferro-nickel se subdivise en un grand nombre de gouttelettes en formant un cône de pulvérisation 9,d'axe à peu près horizontal.Pour une analyse-témoin du ferro-nickel avant sa pulvérisation par l'oxygène, analyse donnant C environ 1% Ni environ 17 à 18% Cr environ 0,5 à 0,7% S environ 0,15% et Fe environ 80S/o (le reste) on peut s'attendre après affinage à peu près à la composition suivante C environ 0,01% Ni environ 25 à 303/0 Cr environ 0,1 à 0,2% S environ 0,07 à 0,09a/0 Fe environ 70 à 75% (le reste) Pour urne concentration du nickel passant de 17 à 25%, environ 40% de l'ensemble de la quantité de le est scorifiée, c'est-à-dire transformée en FeO ou Fe2O3, et et pour une concentration du nickel passant à 30X, la quantité de Fe est scorifiée à environ 50% Le métal -obtenu 10 et le laitier 11 se rassemblent ai fond de l'en- ceinte, dont la sole 12 est inclinée en direction de la cheminée de gaz 13. Les références 14, 15 et 16 désignent des trous de coulée, travers lesquels le métal et le lainer sont respectiement évacués. Le trou de coulée 14 qui est prévu au point le plus orotond de la sole 12, reste fermé pendant la marche et sert à vider l enceinte datfinage après interruption de l'opération (voir figure 3) I-e trou de coulée li est ouvert et prévu directement à côté du trou de co@lée 1- t-t @@nd@it di tond de sWle vers le haut. de sorte qu'un lit de décan@ation pe@t s@ forme@ dans l'enceinte (voir figure 4).Le trou de coulée 16 est prévu au@dessus de la surface de bain métallique près de la paroi frontale de l'encei@te et sert de déversoir pour le laitier (voir figure 2). La distance entre les @r@@s de coulée 15 et 16 doit etre la plus grande Elle est, par exemple, de l'ordre de m dans une installation d'essai prévue pour un débit d'environ 600 kg de ferro-nickel à la minute. La représertation de la figure 1 permet de reconnaitre plusieurs zones à l'intérieur de l'enceinte, qui sont indiquées par les références A, B,C et D. La zone A correspond à la zone d'impact des gouttelettes métalliques sur le laitier Il Dans la zone Ale laitier contient une part élevée de gre-naille métallique. I.a zone B s'é@end entre la zone A et la paroi frontale. Dans cette zone b, le laitier n'est pas influencé par le cône de pulvérisation 9. La référence C désigne la zone située entre la paroi frontale et le trou de coulée de métal 15. La zone D est située dans la zone de cheminée d'évacuation des gaz 13 et il s'y produit un dépôt de particules de métal et de-laitier provenant du gaz de combustion lors de la déviation du courant de gaz d'échappement passant de l'horizontal à la verticale. Si maintenant, les trous de coulée 15 et 16 sont prévus éloignés l'un de l'autre, alors le métal et le laitier sont forcés de s'écouler dans le sens des flèches dessinées. Le laitier 11 se transporte de la zone A vers la zone B et s'écoule par le trou de coulée 16, tandis que le métal coule à contre@courant de cela, vers le trou de coulée 15. De ce fait, il est accordé au laitier suffisamment de temps pour la séparation c'est-à-dire la décantation de la grenaille métallique, sans que la teneur en fer de celui-ci soit considérablement diminuée, parce que conditionnée par la suroxydation, il existe dans le ferro-nickel une teneur en C si basse qu'il ne se produit pratiquement aucune réaction entre les oxydes de fer et le carbone. Après l'élimination du laitier, on peut encore soumettre le ferronickel enrichi à un traitement par le vide, la teneur en oxygène et la teneur en carbone pouvant être abaissées de manière connue en soi et par des moyens également connus en soi. De ce fait, on peut obtenir une amélioration de la qualité du ferro-nickel qui doit, en particulier, présenter une teneur en carbone la plus basse possible. Bien entendu, diverses modifications peuvent etre apportées par l'homme de l'art au mode de réalisation qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif sans que l'on sorte pour çela du cadre de I'invention. R E V E N D I C A T I O N Procédé d'élévation de la teneur en nickel et d'abaissement de la teneur en carbone du ferro-nickel traité, dans une enceinte à revetement réfractaire, par un gaz contenant de l'oxygène, en particulier par de l'oxygène pur procédé caractérisé en ce que du ferro-nickel en fusion sous forme d'un jet tombant, le cas échéant, en présence de scorificateurs à grain fin et de matières fondantes, est pulvérisé par le gaz qui contient de l'oxygène de manière à former un cône de pulvérisation d'axe à peu près horizontal, et que le métal ainsi traité et le laitier se rassemblent au fond de l'enceinte, tout en formant un lit de décantation et sont finalement évacués de l'enceinte.de préférence en continu, la quantité d'oxygène rapportée au poids initial du ferro-nickel et amenée par unité de temps étant supérieure à la quantité qu'il faut amener stoechiométriquement pour réduire la teneur en carbone jusqu'à une teneur résiduelle d'environ 0,01% et pour scorifier au moins 30% de la quantité de fer contenue dans le ferro-nickel ainsi que pour scorifier d'autres éléments d'alliage oxydables éventuellements présents, tels que du chrome, du silicium, du phosphore, etc