Brevet FR2137562A1 — publié le 19721229

La présente invention est relative à un agent de désulfu-risation pour fonte de fer fondue. La cendre de soude en tant qu'agent de désulfurisation pour fonte de fer fondue a été utilisée de façon conventionnelle . 5 sous la forme de poudre, de particules ou de briquettes, mais la cendre de soude ajoutée à la fonte de fer fondue flotte immédiatement sur la surface de la fonte de fer fondue pour provoquer une réaction de contact avec celle-ci, et donc seule une partie de la cendre de soude ayant échappé à la réaction se 10 transforme en laitier, en sorte que l'efficacité de l'agent de désulfurisation est mauvaise et également instable. En outre, lorsque la cendre de soude est utilisée, elle est dispersée dans l'environnement et gaspillée, et une violente émanation de vapeur se produit pendant la réaction qui gêne l'opération. 15 L'agent de désulfurisation pour fer fondu selon la présente invention est un perfectionnement par rapport aux inconvénients cités ci-dessus de l'art antérieur et est un composé qui comprend de l'hydroxyde de sodium contenant du carbonate de sodium actif nouvellement produit par absorption dans celui-ci de gaz 20 carbonique pour obtenir un agent de désulfurisation efficace,et une quantité spécifiée d'eau comprenant l'eau de cristallisation, l'eau produite et l'eau ajoutée pour effectuer une désulfurisation physique, et au besoin un matériau pour supprimer l'émanation de vapeur et un matériau pour abaisser le point de 25 fusion ainsi qu'il est nécessaire pour empêcher l'apparition de pollution. Selon la présente invention, par conséquent, on réalise un agent de désulfurisation pour fonte de fer fondue qui comprend 32 à 65% en poids de carbonate de sodium, 5 à 45% en poids d'hy-30 droxyde de sodium et 10 à 30 % en poids d'eau. Ledit agent de désulfurisation pour fonte de fer fondue selon la présente invention peut ensuite être ajouté avec moins de 20% en poids de carbonate de calcium et/ou d'hydroxyde de calcium. 35 De plus, ledit agent de désulfurisation pour fonte de fer fondue selon la présente invention peut également être ajouté avec moins de 18% en poids d'au moins un borate de calcium, un borate de sodium et un fluorure de calcium. L'agent de désulfurisation pour fonte de fer fondue selon 40 la présente invention peut être utilisé à l'état humide. 72 16149 2 2137562 Cependant, l'agent de désulfurisation pour fonte de fer fondue selon la présente invention peut être ajouté avec 4 à 12 % en poids de ciment, ce qui permet son utilisation à l'état solide . La cendre de soude utilisée en tant que matériau brut pour l'agent de désulfurisation de fonte de fer fondue selon la présente invention appartient à la cendre dénommée, "légère" de qualité légère ou à la cendre dénommée "dense" de qualité lourde, chacune d'elles étant connue en elle-même comme agent de désulfurisation pour fonte de fer fondue. L'hydroxyde de sodium prend une forme massive, une forme floconneuse, une forme particulaire ou une forme liquide, l'une ou l'autre pouvant être utilisée. Afin d'empêcher ou de réduire la création de vapeur de l'agent de désulfurisation utilisé, on utilise du carbonate de calcium (CaCOg) et/ou de l'hydroxyde de calcium. Dans le but d'améliorer la fluidité du laitier par l'utilisation desdits carbonate de calcium et/ou hydroxyde de calcium, borate de calcium (CaB4C>7 , 6H20), on utilise la cendre borique ou la pierre de cendre borique (CaB^O^ , 4H^0) ainsi dénommée en minéralogie, le tétraborate (Na2B^0^ ou Na2B^0^, ÎO^O) ou le fluorure de calcium (CaF2) . L'agent de désulfurisation pour fonte de fer fondue de la présente invention est réalisé sous la forme d'un produit humidifié du fait de l'eau produite par décomposition desdits matériaux bruts, d'eau de cristallisation et d'eau ajoutée, ou sous forme de produit moulé. Dans le cas. du produit moulé, un ciment est utilisé comme agent de liaison ou agent de prise. Un ciment quelconque tel que le ciment Portland, le ciment de hauts-fourneaux, le ciment blanc, le ciment de fer et le ciment d'alumine, peut être utilisé, le ciment Portland étant préféré en raison de son bas prix. L'agent de désulfurisation pour fonte de fer fondue selon la présente invention est réalisé sous la forme d'un produit humidifié uniforme en mélangeant la cendré de soude, l'hydroxyde de sodium, lesdits composés de calcium et lesdits borates, selon la nécessité, et de l'eau. De même, dans le cas du produit moulé, un ciment est ajouté auxdits matériaux bruts pour produire un mélange uniforme 72 16149 2137562 qui est constitué en moulages de la forme et de la taille désirées. Lorsque le mélange est effectué dans une atmosphère de réaction, soit dans le cas du produit humidifié, soit dans celui du produit moulé, il doit se poursuivre jusqu'à ce qu'une partie 5 ou la totalité de l'hydroxyde de sodium soit transformée en carbonate de sodium, selon l'équation suivante, pendant une durée d'au moins 3 minutes et, de préférence,de 5 à 15 minutes. 2NaOH + C02 » Na2C03 + H2° L'agent de désulfurisation en tant que produit humidifié jq pour fonte de fer fondue selon la présente invention est initialement introduit dans la poche en une quantité prédéterminée lors du versage de la fonte de fer fondue, ou ajouté dans la fonte de fer fondue par soufflage d'azote gazeux. Le produit moulé est également chargé dans la poche en une quantité prédéterminée puis on y verse la fonte de fer fondue pour provoquer la réaction de désulfurisation. Dans l'un ou l'autre des cas décrits ci-dessus, l'agent de désulfurisation au contact de la fonte de fer fondue réagit immédiatement pour provoquer une désulfurisation du fait qu'il 20 contient de la cendre de soude, et de plus le carbonate de sodium qui vient de se produire à partir du CC>2 absorbé par l'hydroxyde de sodium dans ladite atmosphère engendre la réaction de désulfurisation. De plus, l'eau contenue comprenant l'eau produite, l'eau de cristallisation et l'eau ajoutée, produit de la 25 vapeur en même temps qu'elle prend contact avec la fonte de fer fondue pour agiter la fonte de fer fondue, ce qui favorise le contact entre l'agent de désulfurisation et la fonte de fer fondue. Donc, par l'effet physico-chimique multiplié on obtient une réaction de désulfurisation plus efficace qu'avec la cendre de 30 soude conventionnelle. On va maintenant décrire des exemples de mode de réalisation d'agents de désulfurisation selon l'invention. Exemples 1 à 7 La composition, la forme et l'état de l'agent de désul-35 furisation pour fonte de fer fondue selon la présente invention sont indiqués dans le tableau 1. TABLEAU 1 Matériau n°l n°2 n°3 n°4 n°5 n° 6 n°7 Cendre de soude 65 55 45 32 60 50 40 Carbonate de sodium 10 24 36 45 5 30 45 Carbonate de calcium 10 5 - - 12 - - Fluorure de calcium 4 2 _ - 6 - - Eau ajoutée 11 14 19 23 10 12 11 Ciment Portland r"» - - - 7 8 4 Teneur en cendre de soude et Na-CO- produit Env iron 83,2 parties Environ 85,1 parties NaOH Environ 7,2 parties Environ 4,9 parties Teneur en eg.u produite, eau de cristallisation, eau ajoutée Environ 13,3 ' parties Environ 14,3 parties Environ 24, 7 parties Environ 29,1 parties Environ 11,2 parties Environ 16,8 parties Environ 14,0 parties Temps de mélange (minutes) ♦ 15 10 7 4 15 10 3 Forme de J,'agent de désulfurisation humidifié humidifié humidifié humidifié . . .. Morceau de 1 kg en forme de colonne Morceau de 1 kg en forme de colonne Morceau de 1 kg en forme de prisme 72 16149 5 2137562 Les valeurs numériques pour le mélange de ^200^ et NaOH dans les compositions énumérées ci-dessus ont été déterminées par une estimation de la teneur basique au moyen d'une titration neutralisante. Les valeurs numériques pour teneur en cendre de 5 soude et en ^2003 obtenu, la teneur en NaOH, les teneurs en eau produites, en eau de cristallisation et en eau ajoutée, ont été déterminées par fractions de comptage de 0,5 et en tout en un nombre entier en négligeant le reste après deux décimales. L'état de la réaction et l'efficacité de l'agent de 10 désulfurisation possédant les compositions et formes décrites ci-dessus selon la présente invention et la cendre de soude sous forme de briquette ont été comparés en utilisant une poche de fonte de fer fondu possédant une capacité de 230 tonnes, dont les résultats sont indiqués dans le tableau 2 : TABLEAU 2 Procédé de dé- Type de dêsulfurisant quantité de dê Pourcentage Pourcentage de Efficacité sulfurisation sulfurisant de S avant la S après désul de la désul- ajouté par ton désulfurisa furisation furisation ne de fer fondu tion {%) La présente invention N° 1 3 Kg o, 070 0, 020 71, 4 N° 1 4 Kg o, 070 o, 015 78, 6 ' N° 1 5 Kg 0, 070 0, 010 85, 7 N° 2 3 Kg 0, 071 o, 023 67, 6 N° 2 4 Kg 0, 071 0, 017 76, 1 N° 2 5 Kcr 0. 071 0, 010 85. 9 Préalablement N° 3 3 Kg 0, 068 0, 022 67, 6 placé dans poche la N° N° 3 3 4 5 Kg Kcr 0, 0, 068 068 0, 0. 018 012 73, 82. 5 4 N° 4 3 Kg 0, 069 0, 022 68, 1 N° 4 4 Kg 0, 069 0, 019 72, 5 N° 4 5 Kq 0. 069 0. 016 76. 8 N° 5 3 Kg o, 072 O, 016 77, 8 N° 5 4 Kg o, 072 0, 015 79, 2 N° 5 5 Kq 0. 072 0. 011 84. 7 N° 6 3 Kg 0, 070 0, 020 71, 4 N° 6 4 Kg 0, 070 0, 014 80, 0 N° 6 5 Kq 0, 070 o. 010 85. 7 N° 7 3 Kg 0, 072 0, 023 68, 1 N° 7 4 Kg 0, 072 0, 020 72, 2 N° 7 5 Kq 0. 072 0. 012 83. 3 Cendre de soude 3 Kg 0, 070 0, 047 32, 9 3 Kg 0, 070 0, 045 35, 7 (briquettes) 4 Kg 0, 071 0, 042 40, 9 4 Kg 0, 071 0, 046 35, 2 5 Kg 0, 068 O, 032 52, 9 5 Kg 0, 068 0, 033 51, 5 K> O mmmJk S* «O en K) U> "^1 C/i O NJ 72 16149 7 2137562 Comme indiqué dans le tableau 2, chacun des agents de désulfurisation selon la présente invention a donné une valeur plus importante d'efficacité de désulfurisation que la cendre de soude sous forme de briquette, et il s'est également avéré que la quan-5 tité de vapeur engendrée pendant la réaction était extrêmement faible de sorte que les conditions d'opération ont été satisfaisantes . La cendre de soude utilisée comme matériau brut de l'agent de désulfurisation selon la présente invention, qui est connu 10 pour avoir en lui-même un effet dêsulfurisant, est de préférence contenu dans le mélange avec des valeurs situées dans la gamme de 32 à 65% en poids du fait qu'une quantité de l'agent inférieure à 32 % en poids n'améliore pas l'efficacité de la désulfurisation et une quantité dépassant 65% en poids réduit les quantités des 15 autres composants efficaces. L'hydroxyde de sodium, qui peut être utilisé sous une quelconque des formes massive, floconneuse, particulaire ou liquide, doit être utilisé dans la gamme de 5 à 45% en poids de solides, car une quantité inférieure à 5% de ceux-ci fournit le 20 carbonate de sodium actif nouvellement produit par absorption du gaz carbonique de ladite atmosphère en quantité si faible que l'effet en définitive ne peut être obtenu, et une quantité dépassant 45% en poids demande un temps considérable pour l'obtention du carbonate de sodium par absorption du gaz carbonique dans la-25 dite atmosphère, c'est-à-dire demande une durée de mélange plus longue, ce qui abaisse l'efficacité de fabrication à un degré économiquement indésirable. Le carbonate de calcium et l'hydroxyde de calcium, qui sont efficaces pour supprimer la création de vapeur pour réaliser la 30 réaction de l'agent de désulfurisation, doivent être utilisés en une quantité s'élevant à 20 % en poids pour éviter son effet défavorable sur la fluidité du laitier. Le borate de calcium, le borate de sodium et le fluorure de calcium qui sont utilisés pour améliorer la fluidité nêcessai-35 re du laitier doivent être utilisés en une quantité s'élevant à 18% en poids, particulièrement lorsque coexistent lesdits carbonate de calcium et hydroxyde de calcium, pour améliorer la fluidité du laitier. Lorsque de l'eau est ajoutée, dans l'agent de désulfurisa-40 tion, la quantité d'eau ou d'eau de cristallisation contenue dans 72 16149 8 2137562 d'autres matériaux bruts et d'eau produite, est calculée préalablement de sorte que sa quantité totale, après addition, soit maintenue dans la gamme de 10 à 30% en poids. Une teneur en eau dans l'agent de désulfurisation qui se-5 rait inférieure à 10% en poids pourrait ne pas permettre d'atteindre l'effet physique de désulfurisation désirable et une teneur excédant 30 % en poids pourrait provoquer une réaction si violente avec le fer fondu que l'opération de traitement du fer fondu pourrait être gênée. 10 Le ciment, qui est utilisé comme agent de prise dans le cas de l'agent de désulfurisation conformé est de préférence utilisé dans une gamme de 4 à 12% en poids selon la présente invention. Une quantité de ciment inférieure à 4 % en poids diminue la solidité du produit formé, ce qui aboutit à des ruptures indé-15 sirables pendant le transport ou la manipulation et une quantité dépassant 12 % en poids n'est pas nécessaire. En particulier, son emploi en quantité exagérée est indésirable en raison de la diminution de l'effet de désulfurisation. L'agent de désulfurisation pour fonte de fer fondue selon 20 la présente invention est caractérisé par le fait qu'il agit de telle manière que de l'hydroxyde de sodium est utilisé en tant que matériau brut, et que pendant le procédé, c'est-à-dire en mélangeant lesdits composants efficaces dans un mélangeur, on permet au gaz carbonique dans ladite atmosphère d'être absorbé 25 pour à nouveau produire, à l'intérieur, du carbonate de sodium actif qui fournit un agent de désulfurisation pour fonte de fer fondue possédant une efficacité de désulfurisation élevée, inconnue jusqu'alors. 7? 16149 9 2137562 REVENDICATIONS 1.Agent de désulfurisation pour fonte de fer fondue, caractérisé par le fait qu'il comprend 32 à 65% en poids de carbonate de sodium, 5 à 45% en poids d'hydroxyde de sodium, et 10 à 30 % en poids d'eau. 2. Agent de désulfurisation selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on y ajoute ensuite moins de 20 % en poids de carbonate de calcium et d'hydroxyde de calcium. 3. Agent de désulfurisation selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'on y ajoute ensuite moins de 18% en poids d'au moins un borate de calcium, un borate de sodium et un fluorure de calcium. 4. Agent de désulfurisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'agent est à 1'état humide. 5. Agent de désulfurisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'on y ajoute ensuite 4 à 12% en poids de ciment comme liant pour réaliser un moulage. 6. Agent de désulfurisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'une partie de l'hydroxyde de sodium absorbe le gaz carbonique dans une atmosphère de réaction pour former du carbonate de sodium nouvellement produit . 7. Agent de désulfurisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la totalité de l'hydroxyde de sodium absorbe le gaz carbonique dans ladite atmosphère pour former du carbonate de sodium nouvellement produit.