Brevet FR2253832A1 — publié le 19750704

1a présente invention se rapporte à un procédé de produc tion de boulettes. Comme cela est bien connu, les minerais frittés sont le plus souvent utilisés comme matières de haut-fourneaux. Cependant, des ennuis de nuisance pour le public sont provoqués par ces mine rais frittés par suite des poussières ou des gaz d'échappement fournis durant la production. En conséquence, on attire maintenant l'attention sur des boulettes, et en particulier des boulettes à froid. Cependant, les boulettes à froid classiques présentent des propriétés inférieures à chaud.Ainsi, la résistance est diminuée entre 700 et 1,300OC, Durant le fonctionnement drun haut-fourneau, elles sont dégradées dans le four et sont continuellement soumises à un gonflement et à une contraction, si bien que la perméabilité aux gaz est dégradée et que l'état de fonctionnement du four est rendu instable. Jusqu a présent, on a proposé, par exemple, un procédé de transformation en boulettes tel que le procédé de transforma tion en boulettes ditGrangcold décrit~dans le brevet américain n" 3:490.895. Selon ce procédé, des minerais de fer sont mélangés avec du ciment et transformés en boulettes. Les boulettes ainsi obtenues sont couvertes de fins minerais et durcies pendant environ une semaine. Après que les fins minerais ont été séparés par tamisage, les boulettes sont durcies, ce qui prend un long moment. La caractéristique eonsiste à recouvrir les boulettes avec de fins minerais après transformation en boulettes afin que l'on empêche les boulettes de se fixer mutuellement les unes sur les autres et -de. se déformer. Bien que ce procédé permette la production à ltéchelle industrielle, les stades ae travail sont compliqués et nécessitent un prix de revient important à la construction et des dépenses de production importantes, puisque l'on exige un stade de recouvrement avec des minerais fins, un stade de durcissement des boulet tes, un stade de séparation des minerais fins et d'autres stades. Jusqu'à présent, les propriétés à chaud du produit durant la réduction ne sont pas considérablement améliorées par comparaison avec le produit classique. En conséquence, il y a une limitation imposée à l'utilisation dans le présent fonetionnement d'un haut fourneau. La présente invention consiste à fournir un procédé pour produire des boulettes à froid dans un stade simple de travail et, en outre, avec d'excellentes propriétés de résistance à froid et, bien saur, de résistance à chaud. L'essence de la présente invention est que du ciment, des poudres ferrugineuses (contenant du fer métallique) et des minerais de fer sont mélangés et transformés en boulettes dans un procédé ordinaire de transformation en boulettes. Par suite du mélange des poudres ferrugineuses dans du ciment, le durcissement du ciment et, en conséquence, des boulettes peut astre obtenu dans un court instant par réaction d'oxydation exothermique de Fe contenu dans les poudres ferrugineuses. En outre, la dilatation et la contraction peuvent être limitées grsce aux poudres ferrugineuses. Ainsi, le procédé peut être simplifié et, en outre, les propriétés à chaud peuvent être remarquablement améliorées. Comme ciment à utiliser selon la présente invention, on peut utiliser du ciment ordinaire du commerce, par exemple du ciment de Portland, du ciment de possolan, du ciment de scories et du ciment d'aluminate. Un effet favorable peut Aetre obtenu par l'utilisation de ciment d'aluminate. La poudre ferrugineuse à utiliser dans la présente invention conviendra si c'est une matière pulvérisée renfermant Fe métallique, tel que des déchets ou résidus de coupe de fer, de la poudre de fer atomisée, de la poudre de fer réduit, des écailles ferrugineuses ou analogues. N'importe quel minerai de fer utilisé pour la production d'une boulette ordinaire peut être utilisé dans la présente invention. Lorsque du ciment, des poudres ferrugineuses contenant du fer métallique et des minerais de fer sont mélangés et que ce mélange est ajouté à de l'eau pour la transformation en boulettes selon la présente invention, la réaction exothermique d'oxydation de Fe contenu dans les poudres ferrugineuses est employée pour accélérer le durcissement du ciment et pour limiter le gonflement et la contraction au moment du durcissement; de ce fait, on peut simplifier le procédé et on peut améliorer les propriétés à chaud de la boulette produite durant la réduction. Afin d'atteindre cet objet, le rapport de mélange des trois composants mentionnés précé demment est limité dans la présente invention comme suit 1. Le rapport de mélange entre la poudre ferrugineuse et le ciment est tel qu'il y a 5 à 85 % en poids, de préférence 20 à 60 % en poids, de poudre ferrugineuse. 2. Le rapport de mélange entre le ciment et la poudre ferrugineuse, d'une part, et le minerai de fer, d'autre part, est tel qu'il y a 2 à 40 ffi en poids, de préférence 10 à 30 ffi en poids, de ci ment et de poudre ferrugineuse. Si le rapport entre la poudre ferrugineuse et le ciment est inférieur à 5 % en poids, la réaction exothermique d'oxydation de Fe devient insuffisante et il devient difficile de limiter le gonflement et la contraction de la boulette durant la réduction au moment du durcissement, si bien que les propriétés à chaud de la boulette ne peuvent pas Aetre améliorées, alors qu'au contraire, si le rapport est supérieur à 85 % en poids, la quantité de ciment devient trop peuimportante et l'énergie de liaison est insuffisante, ai bien que l'on ne peut pas obtenir de boulettes satisfaisantes. En outre, plus la poudre ferrugineuse est-fine, meilleure elle est pour améliorer la propriété de transformation en boulettes et la réactivité de Fe. Il est nécessaire d'utiliser des particules ayant une dimension inférieure à 0,147 mm (loto mesh dans le système Tyler)* I1 est préférable que les particules aient une dimension inférieure à 0,048 mm (300 mesh). Si les particules ont plus de 0,147- mm (100 mesh), la transformation en boulettes devient difficile par suite de la différence de densité par rapport au minerai de fer. La raison du rapport de mélange entre le ciment et les poudres ferrugineuses, d'une part, et les minerais de fer, d'autre part, limité entre 2'et 40 % en poids dans la présente inventions comme mentionné ci-dessus,est que l'énergie de liaison est insuffisante dans le cas où il y a-moins de 2 %, tandis que le composant de scories devient trop important dans le cas où il y a plus de 40 %, si bien que la qualité est trop pauvre en fer pour titre utilisée en pratique comme source de fer pour une matière de haut-four veau. La granulométrie du minerai de fer peut titre la granulométrie d'une matière en boulettes ordinaire, en considérant la propriété de transformation en boulettes.Cependant, pour empêcher l'agglomération durant le durcissement des boulettes, il est préférable qu'il existe 2 à 10 ffi en poids de minerai ayant une dimension de grains de 0,25 à 1 mm. Une quantité appropriée (9 à 20 $ en poids) d'eau est ajoutée pour transformer en boulettes le mélange des trois composants, mélangés comme on l'a indiqué ci-dessus. La présente invention sera maintenant expliquée en se référant aux dessins, dans. lesquels La figure 1 représente un mode de'réalisation selon le procédé classique. La figure 2 représente un exemple du procédé selon la présente invention; et La figure 3 est un graphique présentant la comparaison des propriétés à chaud d'une boulette durant la réduction dans le procédé classique et le proeédé selon la présente invention. Sur la figure 1, ll est une trémie pour des minerais de fer fins, 12 une trémie pour le ciment; 13 un mélangeur, 14 un dispositif de transformation en boulettes, 15 une trémie pour des minerais de fer fins, 16 une trémie pour le durcissement préliminaire et 17 un tamis pour les minerais de fer fins. La figure 2 représente un exemple du procédé selon la présente invention et I indique une trémie pour le ciment, 2 une trémie pour les poudres ferrugineuses, 3 un mélangeur, 4 une trémie pour les minerais de fer > 5 un mélangeur, 6 un dispositif de transformation en boulettes, 7 un emplacement pour les boulettes, 7' un emplacement intérieur et 8 un haut-fourneau. Le ciment et les poudres ferrugineuses, chargés respectivement à partirde la trémie 1 pour le ciment et de la trémie 2 pour les poudres ferrugineuses, sont mélangés dans un mélangeur 3 et puis on leur donne une certaine configuration avec les minerais de fer fins, évacués à partir d'une trémie 4 pour les minerais de fer. Tous ces produits sont mélangés dans un mélangeur 5 et envoyés dans un dispositif de transformation en boulettes 6 pour cette transformation. Le mélangeur 3 est utilisé pour le mélangeage avant que le ciment et les poudres ferrugineuses ne soient mélangés avec les minerais de fer. Cependant, le dispositif 3 peut être supprimé selon les circonstances. Si on le supprime, les trois composants, à savoir, le ciment, les poudres ferrugineuses et les minerais de fer sont mélangés dans le mélangeur 5. Cependant, pour améliorer llef- -fet de la présente invention, il est préférable d'utiliser le mélangeur 3. Les boulettes, transformées en boulettes dans le dispositif 6, sont durcies telles qu'elles sont, ordinairement dans lles- pace 7, mais peuvent être durcies dans l'espace intérieur 7' afin d'empêcher des influences, par exemple, celles des pluies. Ensuite, les boulettes sont envoyées dans un four de réduction. Le procédé présenté sur la figure 1 est caractérisé par le fait que l'on supprime un stade de durcissement préliminaire nécessaire au procédé de transformation en boulettes de Grangold, et également le recouvrement avec des minerais de fer fins. Ainsi, selon le procédé classique, le ciment a une faible vitesse de durcissement et reste dans un état plastique pendant un-long moment, sans augmentation de la résistance. En outre, le gonflement et la contraction durant le durcissement sont importants, si bien que l'on produit une énergie de compression qui, avec la pesanteur, amène les boulettes produites à s t agglomérer ou à se déformer. En conséquence, il est nécessaire de réaliser un durcissement préliminaire avec des minerais de fer fins insérés parmi les boulettes. Au contraire, selon la présente invention, la vitesse de durcissement du ciment est augmentée par la réaction exothermique des poudres ferrugineuses et la résistance est relativement augmentée dès le début. Lorsque les boulettes sont laissées dans un empilement, elles ne seront pas écrasées. Le gonflement et la contraction du ciment sont limités par les poudres ferrugineuses durant l'em- pilement, si bien que les facteurs extérieurs d'agglomération-ou de déformation peuvent être réduits. Selon la présente invention, l'agglomération ou la déformation des boulettes peut être effectivement empêchée, en amenant des particules grossières supérieures à 0,25 mm à être présentes dans les minerais de fer fins, sui vant un taux de 2 à 10 ffi s poids. Les propriétés à chaud des boulettes selon les procédés classiques et selon la présente invention sont comparées sur la figure 3. (A) représente une boulette standard dite Wayara (boulette oxydée et cuite), (B) une boulette selon exemple 1 de la présente invention et (C) une boulette selon le procédé de transformation en boulette dit Grangcold. La boulette à froid classique (C) présente des propriétés à chaud inférieures, particulièrement en ce qui concerne la propriété de ramollissement sous une charge, par rapport à la boulette standard (A) présentée sur la figure 3. Au contraire la boulette (B) de la présente invention présente des propriétés à chaud remarquablement améliorées par comparaison avec la boulette (C) du procédé de transformation en boulette GraqMaold, si bien qu'on peut l'utiliser en grande quantité pour le fonctionnement d'un haut-fourneau. En outre, pour les propriétés à chaud, le gonflement pose un problème lorsque la boulette est utilisée dans un haut-f our- neau Il peut y avoir au moins 10 % de gonflement dans le procédé classique. Au contraire, le gonflement peut être limité à environ 1 % selon la présente invention. Ainsi, c'est l'effet des poudres ferrugineuses qui provoque le fait que les propriétés à chauds à savoir la propriété de ramollissement sous une charge et de gonflement, peuvent astre limitées. Ainsi, la résistance à chaud de la boulette classique devient la plus faible au stade de Wustite et change pour revenir à la valeur initiale lorsque Fe métallique commence à être produit alors que, selon la présente invention, les poudres ferrugineuses sont au préalable mélangées, si bien que la production du noyau de Fe métallique peut être aidée et que la résistance (propriété de ramollissement sous une charge) de la boulette peut être améliorée. Le gonflement de la boulette dans le haut-fourneau est dû au fer métallique fibreux, produit durant le procédé de réduction. Selon la présente invention, les poudres ferrugineuses sont mélangées au préalable, ce qui entrasse l'existence de noyaux de fer. Les noyaux de fer métallique fibreux, qui commencent à être produits, adhèrent les uns aux autres et se coagulent. Ainsi, on peut empêcher le gonflement. On présentera dans ce qui va suivre des exemples de réalisation de la présente invention. EXEMPLE 1 Mélangeage des matières premières - Déchets de coupe : 5 , dimension passant au tamis de 0,074 mm (200 mesh) - Ciment d'alumine (du commerce) : 10 ffi - Sable de fer : 50 %, + 0,25 mm : en moyenne 6 % d'une dimension de 0,19 mm - Poussière de frittage, ras semblée par un dispositif de rassemblement électrique : 55 % > passant au tamis de 0,074 mm (200 mesh). - Eau : 12 % par rapport au mélange indi qué ci-dessus. - Temps de durcissement; : 1 mois Résistance à l'-écrasement : 143,2 kgzboulette - Gonflement 1 % Note : Procédé de mesure de gonflement : changement volumétrique à 9000C pendant 3 heures, dans une atmosphère réductrice ren fermant 30 %de CO et 70 % de N. EXEMPLE 2 Mélangeage des matières premières - Poudres de fer réduc-trices : 10 %, dimension passant au tamis de 0,074 mm (200 mesh) - Ciment de Portland (du commerce) 15 % - Concentrés dits Kamaishi : 50 % + 0,25 mm : 7 % - Minerais fins dits Lamco : 25 %, passant au tamis de 0,074 mm (200 mesh) - Eau : 14 % du mélange indiqué ci-dessus - Temps de durcissement : 1 mois - Résistance à l'écrasement : 205 kg/boulette - Gonflement 1,1 %. L'appréciation de certaines des valeurs de mesures indS- quées ci-dessus doit tenir compte du fait qu'elles proviennent de 1a conversion d'unités anglo-saxonnes en unités métriques. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent dtetre décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparattront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Procédé de production de boulettes caractérisé en ce qu'il consiste à mélanger 98 à 60 ffi en poids de minerais de fer et 2 à 40 % en poids d'un mélange comprenant 95 à 15 ss en poids de ciment et 5 à 85 % en poids de poudres contenant du fer, de di mension inférieure à 0,17 147 mm (loto mesh dans le système Tyler), avec addition de 9 à 20 % en poids d'eau, en se basant sur le mélange indiqué précédemment. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la poudre contenant du fer est formée par une ou plusieurs poudres choisies dans le groupe se composant de déchets ou de résidus de coupe de fer, de poudres de fer atomisées, de poudres de fer réduit et d'écailles ferrugineuses. 3 - A titre de produits industriels nouveaux, boulettes obtenues par le procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2.