Brevet FR2259908A1 — publié le 19750829

La présente invention concerne généralement la production de fer et d'acier et plus particulièrement l'utilisation d'un agent de traitement pour augmenter la fluidité des laitiers oxydants et servant à l'affinage dans les opérations de fabrication de fer et d'acier. Dans les opérations de fusion, comme l'affinage de l'acier, le rôle principal des fondants est de traiter le laitier, pour le rendre plus actif chimiquement, et de faciliter la fusion des impuretés contenues dans le bain de fusion, telles qcr soufre et phosphore, de façon à les éliminer plus facilement ou à les combiner avec une 9ure substance que le métal contenu dans le bain. Le rôle secondaire du fondant consiste à fournir une substance avec laquelle ces composés ou éléments indésirables peuvent ae combiner, de préférence au métal. On ajoute aussi des produits de traitement du laitier pour le rendre chimiquement plus actif et pour y faciliter la dissolution de la chaux. Le principal fondant basique du laitier est la chaux calcinée. En pratique, dans le fonctionnement dtun four a l'oxygène basique, on ajoute la chaux calcinée au laitier de silicate peu de temps après avoir commencé à insuffler l'oxygène. Comme agent de traitement du laitier, on ajoute fréquemment à celui-ci du spath fluor pour augmenter sa fluidité et le rendre plus fusible. Le spath fluor, ou l'agent de traitement du laitier, facilite la dissolution de la chaux dans le laitier ce qui permet de réaliser avec efficacité les opérations de fusion ou d'affinage et de les commencer le plus tôt possible. Toutefois à cause de sa rareté croissante et de l'impos sibilité d'obtenir du spath fluor de bonne qualité "métallurgique" en grande quantité, l'addition de spath fluor devient moins souhaitable. Le spath fluor a de plus tendance à avoir une action corrosive sur le revête ment réfractaire des fours, quand on l'utilise seul en grande quantité comme agent fondant pour faciliter la dissolution de la chaux dans le laitier. Un objectif principal de l'industrie de la fabrication de l'acier a donc été de trouver un agent de traitement du laitier qui soit moins cher que le spath fluor et qui soit au moins aussi efficace pour rendre le laitier plus fusible et pour faciliter la dissolution de la chaux dans le laitier. A la place du spath fluor trouvé dans la nature, on a donc pensé utiliser les déchets d'aluminium produits lors de la fusion de l'aluminium. Entre autres, on a aussi suggéré de remplacer le spath fluor par des oxydes de bore et de l'olivine. On a toutefois trouvé que ces substituts du spath fluor sont inutilisables vu leur prix, ou trop actifs dans la mesure où leur action corrosive sur le revêtement réfractaire des fours est indésirable ou qu'ils renferment des produits et possèdent des qualités qui, si on ne les contrôle pas correctement, peuvent communiquer des propriétés nuisibles au bain de fusion. Le principal objectif de l'invention est donc de fournir un nouveau fondant et un agent de traitement du laitier qui fluidifie le laitier et permette une dissolution de la cbaux dans le laitier plus aisément que le spath fluor seul, accroisse la longévité des revêtements réfractaires et soit moins cher que les agents de traitement du laitier actuellement disponibles sur le marché. L'agent de traitement du laitier de l'invention renferme essentiellement une combinaison de fluorure de calcium, de manganèse et de fer, sous forme d'oxyde ou de carbonate. On peut en plus avantageusement y ajouter une petite quantité d'un oxyde de bore (pas plus d'environ 20 % en poids). Toutefois une telle addition, bien qu'elle ait des effets favorables, n'est aucunement nécessaire L'agent de traitement du laitier est de préférence fourni sous forme de briquettes se composant de particules fines des constituants principaux, couramment trouvées sous forme composée, et agglomérées avec un liant qui manifeste rapidement ses propriétés agglomérantes lorsqu'on le soumet à des températures élevées.La composition-relative la meilleure des principaux constituants est la suivante CaF2 : 10-55 unités Mn : 5-20 unités Fe : 5-25 unités Une autre pouveauté de L'agent de traitement du laitier de l'invention consiste en ce qu'on récupère de préférence un résidu pulvérulent, de manganèse, sous produit de la fabrication du ferromanganèse et qu'on l'utilise comme source de manganèse : cet agent de traitement du laitier est donc très efficace et cependant bon marché. La description détaillée suivante mettra en évidence d'autres objectifs et avantages de l'invention. Les constituants de base, fluorure de calcium, manganèse et fer sont fournis généralement, et, de préférence, sous forme de spath fluor ou d'un sous-produit pâteux contenant du fluorure de calcium, provenant de la fabrication de fluor, qui contient des produits chimiques, du minerai de manganèse ou des cendres volantes récupérées à la sortie d'un four de production de ferromanganèse, ou un appareil équivalent, et du minerai de fer, de la calamine ou une autre source d'oxyde de fer. Un exemple caractéristique de l'agent de traitement du laitier selon l'invention consiste en un mélange de 15 à 80 % de cristaux de spath fluor avec 8 à 30 % de poussière de manganèse (cendres volantes de ferromanganèse récupérées) et 8 à 35 % de particules fines d'oxyde de fer ou de calamine. On mélange ensuite ce mélange avec un liant, qui manifeste rapidement ses propriétés agglomérantes Lorsqu'on le soumet à des températures élevées, tel que des mélasses, de la chaux, du tall-oil ou de la lignite et l'on met ensuite le mélange sous forme de briquettes. En utilisant l'agent de traitement du laitier sous forme de briquettes de fines agglomérées avec un liant selon l'invention, la forme de briquettes permet à cet agent de s' immerger et passer en solution avec le laitier sans être entraîné par le canal de fumée ; cela donne aussi un constituant dont la taille des particules augmente considérablement la vitesse de réaction avec laquelle les produits agglomérés font passer la chaux en solution.- Par conséquent, ces fines particules s'intercalent et passent en solution plus rapidement que sous forme de gros morceaux. En d'autres termes, le liant maintient ensemble les particules sous forme de gros morceaux ce qui permet d'introduire, sans perte, l'agent de traitement dans le laitier.Au contact du laitier, le liant agit de telle façon que les constituants des briquettes se remettent à l'état de fines particules qui se combinent aisément avec le laitier pour agir de la façon désirée beaucoup plus rapidement que ce n'est possible lorqu'on ajoute les fondants sous forme de gros morceaux. - D'après les essais, on peut aussi ajouter un oxyde de bore sous forme de rasorite dans une proportion qui n'est pas supérieure à environ 32 7 (environ 20 parties pour 100 parties d'oxyde de bore). On a trouvé que les briquettes résultantes étaient sous une forme facilement transportable et formaient un agent de traitement du laitier au moins aussi efficace que le spath fluor seul pour abaisser le point de fusion du laitier et augmenter sa fluidité et, en rendant le laitier plus fusible, pour faciliter la dissolution de la chaux et pour accélérer les opérations d'affinage. On a aussi trouvé qu'on prolongeait la longévité du revêtement réfractaire des fours en utilisant cet agent -plutôt qu'en utilisant seulement le spath fluor ou un oxyde de bore, par exemple. Les briquettes de l'invention servant à traiter le laitier fournissent donc une combinaison de produits qui, sous la forme combinée décrite ici, se sont avérés efficaces pour accélérer a mise en solution de la chaux dans les laitiers de fabrication de l'acier elle fournit aussi un produit dont la taille des particules des constituants améliore notablement la vitesse avec laquelle les produits agglomérés font passer la chaux en solution et elle évite les inconvénients résultant de l'addition de petites particules dans le laitier tout en fournissant en même temps des particules agglomérées dans la taille les rend, efficacement et utilement, manipulables et qui se désagrègent rapidement lorsqu'on les utilise dans les opérations da fabrication de l'acier. On peut aussi fournir la quantité de fluorure de calcium sous la forme d'un sous-produit, comme celui obtenu lors de la fabrication de l'aluminium et/ou d'autres traitements chimiques. Dans de telles opérations, il y a productions de cendres volantes contenant du fluor. Ces cendres volantes sont recueillies dans de l'eau et traitées avec la chaux et on élimine le fluor sous forme d'un résidu pâteux Ces résidus sont principalement composés de fluorure de calcium et on peut aussi les utiliser à la place du spath fluor naturel. A la place de cendres volantes de manganèse, on peut aussi utiliser des fines de minerai de manganèse, selon le prix et la disponibilité. En mélangeant dans des proportions convenables du spath fluor, ou un sous-produit de fluorure de calcium, avec de l'oxyde de manganèse, provenant de cendres volantes de manganèse ou de minerai de manganèse, et avec de l'oxyde de fer provenant de calamine, on peut obtenir les pourcentages relatifs nécessaires de fluorure calcium, de manganèse et de fer, c'est-àdire 10 à 55 unités de fluorure de calcium, 5 à 20 unités de manganèse et 5 à 25 unités de fer. On peut bien entendu ajouter au laitier l'agent de traitement, sous forme de briquettes, soit simultanément à l'addition de chaux soit aussi tt après. En fait, on peut introduire la chaux elle-même dans les briquettes. Bien qu'il soit déjà connuqu'il était possible d'ajouter chacun des constituants de l'agent de traitement de l'invention ou qu'ils existaient naturellement dans le laitier, séparément sous une forme ou une autre, aucune suggestion n'a été faite, ou réalisée jusqu'ici, quant aux avantages que l'on pouvait obtenir en utilisant la composition chimique particulière ou la combinaison de f'agent de traitement de l'invention qui se révèle plus efficace, sous la forme de la composition ou de la combinaison décrite ici, que dans n'importe quelle utilisation antérieure qui a été faite de ces éléments dans les agents de traitement du laitier précédemment connus. Le spath fluor seul a, par exemple, été très largement utilisé dans le passé.Comme le décrit le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 2 173 535, on sait aussi qu'un oxyde, ou un carbonate, de manganèse et un oxyde, ou un carbonate, de fer peuvent constituer des agents avantageux dans un laitier. Toutefois, aucun de ces agents de traitement du laitier, qui ont été déjà conseillés, ne s'est révélé être aussi économique et aussi -efficace que celui décrit par l'invention qui réunit les avantages de tous ces produits, par une combinaison particulière, qui conduit à des résultats meilleurs que coex qu'on obtient avec chacun de ces produits individuellement.Lorsqu'on introduit dans le laitier, les briquettes, ou la composition de traitement du laitier de l'invention, on abaisse le point de fusion du laitier de façon plus importante que ne le permettrait l'addition d'un constituant simple quelconque et on arrive, de façon inattendue, à de meilleurs résultats d'ensemble qu'avec n'importe quel fondant, ou agent traitant, utilisé jusqu'à présent. Comme on l'a dit précédemment, il est également avantageux d'ajouter un oxyde de bore à condition de ne pas en ajouter plus d'environ 20 %. On peut ajouter le bore sous forme de rasorite, colémanite, acide borique, borax anhydre, trioxyde de bore, métaborate de calcium, ulexite, indérite, kernite ou kurnakovite. I1 est aussi intéressant de noter que l'on peut obtenir les avantages tirés de l'incorporation d'un oxyde de bore pour faciliter la fluidification sans inquiétude excessive en ce qui concerne le risque d'incorporer une trop grande quantité d'oxyde de bore qui soit nuisible aux propriétés du métal à affiner et qui attaque excessivement le revêtement réfractaire du four, résultat auquel il faut s'attendre lorsqu'on utilise un oxyde de bore seul à la place du spath fluor. Si on l'utilise seul, il peut arriver que l'on introduise dans le four un oxyde de bore en plus grande quantité que celle désirée ce qui aura un effet nnisible sur les propriétés de l'acier, un oxyde de bore constituant un fondant très actif qui a, en plus, une action très corrosive sur le revêtement réfractaire du four. L'agent de-traitement du laitier de ltinvention fournit donc un moyen de faire passer la chaux en solution à une vitesse au moins aussi élevée que celle obtenue par d'autres agents de traitement connus jusqu'ici et il présente en plus l'avantage de prolonger la longévité du revêtement réfractaire du four. La combinaison des constituants décrits dans l'invention est non seulement plus efficace mais elle fournit un agent de traitement du laitier qui est économiquement plus intéressant que n'importe quel autre agent de traitement cornu jusqu'ici. L'agent de traitemPnt de l'invention est aussi en plus unique et nouveau car il permet d'utiliser efficacement et utilement certains produits et sous-produits que l'on considérerait autrement comme des résidus Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par lwhomme de l'art aux procédés =-u dispositifs qui viennent d'être décrits ici, uniquement à titre dtexemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé pour faciliter la dissolution de la chaux dans un laitier d'affinage basique de l'acier, ce laitier se trouvant à la surface de l'acier fondu dans le four, caractérisé en ce quon ajoute au laitier d'affinage de l'acier contenant de la chaux un produit qui contient essen tiellement 10 à 55 unités de fluorure de calcium environ. environ 5 à 20 unités de manganèse et environ 5 à 25 uglLté de fer (composition relative des constituants les uns par rapport aux autres/ et on maintient l'acier fondu pour dissoudre la chaux dans le laitier et peur affiner l'acier fondu. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le manganèse et le fer sont présents sous ferme dlun oxyde ou dlun carbonate. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le produit ajouté au laitier est mis sous forme de briquettes, avant d'entre introduit dans le laitier. 4. Procédé selon la revendicaticn 3, caractérisé en ce qu'on agglomère le produit sous forme de briquettes avec un liant qui manifeste immédiatement ses propriétés agglomérantes quand on le soumet aux tempéra- tures élevées des laitiers d'affinage de métaux ferreux. 5. Prccédé selon la revendtca7-l n 4, caractérisé en ce que le liant content des mélasses. 6. Procédé selon la revendication 4* caractérisé en ce qu'on introduit au moins une partie de la chaux directement dans le produit sous forme de briquettes. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on introduit dans le produit ajouté au laitier une quantité de bore ne dépassant pas 20 unités. 8. Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que l'oxyde de bore est choisi parmi les substances suivantes . rasorite, colemanite, acide borique, borax anhydre, tri oxyde de bore, métaborate de calcium, ulexite, inderite, kernite et kurnakovite. 9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluorure de calcium présent dans le produit ajouté au laitier se trouve sous forme de fines de spath fluor ou d'un sousroduit provenant de la fabrication de l'aluminium. 10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le manganèse présent dans le produit ajouté au liaitier se trouve sous la forme de minerai de manganèse ou de cendres volantes recueillies dans un haut fourneau où l'on fabrique du ferromanganèse.