Brevet FR2303861A1 — publié le 19761008

l'invention a pour objet des perfectionnements aux procédés d'agglomération de minerai par cuisson sur une chaine continue, et aux installations pour la mise en oeuvre de ces procédés. On connatt depuis longtemps des procédés d'agglomération de minerai dans lesquels le minerai est déversé en amont d'une chaine continue pour former une couche de mélange comprenant du combustible solide et du minerai. Ce mélange est ensuite allumé en surface puis passe dans une zone de cuisson comprenant généralement une pluralité de caissons placés les uns à la suite des autres sous la chai- ne, et par lesquels on aspire de l'air qui entretient la combustion, la chaine pouvant ensuite comprendre une zone de refroidissement dans laquelle le minerai est refroidi également par aspiration d'air, avant d'entre déversé en bout de la chaine.Normalement, le mélange à cuire n'est pas déversé directement sur la chaine, mais sur une couche de protection se composant par exemple de minerai déjà aggloméré, et déversé sur la chaine par une trémie placée en amont de la trémie de déversement du mélange à cuire. L'allumage s'effectue à l'aide d'une hotte munie de bruleurs particuliers qui peuvent être alimentés soit en combustible gazeux, comme du gaz de haut-fourneau, du gaz combustible ou un mélange, soit en combustible liquide ou solide. }tt opération d'allumage qui est primordiale pour le déroulement de la suite du processus d'aglomération, souvent délicate, est généralement régulée à l'aide de systèmes classiques sur l'ensem- ble de la hotte (ou par rampes d'allumage). Blle détermine des températures de flamme et de réverbération constantes et choisies pour un mélange donné. Ces températures dépendent de la qualité du mélange à agglomérer etsou de la composition chimique et minéralogique des différents constituants du mélange ainsi que de leur fusibilité. On peut aussi déterminer un profil de températures à l'intérieur de la hotte en régulant chacune des rampes. Bar exemple, on peut obtenir le profil suivant pour une hotte de 4 rampes : - i ère rampe ........ ooOC - 2ème rampe ......... 1iooC - 3ème rampe ......... 650 C - 4ème rampe 5oUo(, ou tout autre profil. Celui-ci est donc connu dans le sens de marche de la chaîne, à l'intérieur de lad hotte d'aflirnage, mais pas à la surface ni dans le sens de la largeur/gfiteau. On peut faire varier ce profil en jouant automatiquement ou non sur divers paramètres tels que : le pouvoir Osiorifique Inférieur du gaz, la quantité de gaz, la température de l'air de combustion, la vitesse de la chaîne. On constate alors que - Si les températures sont trop basses : le mélange s'allume difficilement (ou pas du tout). La formation d'incuits est alors très importante. La productivité des installations est réduite d'autant. - si les températures sont trop elevées zone le mélange s'allume très bien (même si celui-ci contient pau de coubustible)-i mais en revanche, on assiste à une fusion piteuse superficielle de la surface du gâteau, partielle ou totale, suivant la fusibilité du mélange et de ses constituants. Cette fusion pâteuse présente divers inconvénients. Tout d1a- bord, elle consomme inutilement de l'énergie thermique gazeuse. D'autre part, elle tend à obturer les pores et d'une mtaibre générale les intervalles entre les morceaux du mélange nécessaire au passage des fumées d'allumage et de ce fait gêne la propagation, à travers la couche, de la zone enflammée, ce qui allonge la zone de cuisson et éventuellement, peut obliger à utiliser des ventilateurs plus puissants. Enfin, à la sortie de la hotte d'allumage et au contact de l'air frais, la surface du gâteau se solidifie rapidement et forme un glacis gênant le passage de 11 air, qui, à la sortie de la zone de cuisson, entretient le processus d'agglomération, et, dans certaines installations, effectue le refroidissement de l'aggloméré. Ce phénomène, connu sous le nom de trempe superficielle du "gâteau" d'aggloméré, provoque le ralentissement du processus, une diminution non négligeable de la productivité des installations et une augmentation de la consommation dténergie à la cuisson comme au refroidissement. L'invention a pour objet des perfectionnements permettant d'éviter le phénomène de trempe superficielle tout en conservant un al lumage complet de la surface du gSteauO Selon l'invention, entre la fin de la zone de formation de la couche de mélange à cuire et le début de la zone d'allumage, on déverse sur la couche de mélange une couche de protection constituée de matériaux solides en morceaux susceptible d'éviter le contact direct du mélange avec la flamme produite dans la zone d'allumage sans empêcher le transfert de chaleur au mélange et son allumage dans ladite zons. Btinstallaton d'agglomération perfectionnée selon l'inven tion comprend une trémie de déversement sur le mélange d'une couche de matériaux en morceaux exempts de poussière, ladite trémie étant placée entre la trémie de déversement du mélange et le début de la hotte d'allumage. 1"invention va maintenant être décrite en se référant à plusieurs exemples non limitatifs, décrits ci-après en référence aux figures annexées 1'a figure 1 représente schématiquement une installation d'agglomération perfectionnée selon l'invention. La figure 2 est un schéma à l'échelle agrandie de la couche supérieure du mélange à agglomérer. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement une chaine continue 1 à l'amont de laquelle est placée une trémie 2 par laquelle est déversée sur la chaine une couche de mélange à cuire 3. En amont de la trémie 2 est placée une trémie dite à "beddingw 4 déversant sur la chaine une couche de protection interposée ainsi entre la chaine et le mélange. Après avoir été déversé sur la chaîne, le mélange 3 passe sous une hotte d'allumage 5 dans laquelle sont placés par exemple des brdleurs. Sous la chaîne 1, à partir de la hotte d'allumage et stir une certaine distance définissant la zone de cuisson, sont pla césIserie de caissons 6 reliés à un ventilateur aspirant. De la sorte, l'allumage est favorisé par l'aspiration d'air à travers le mélange, celui-ci étant constitué de minerai, de combustible tel que du coke et d'un fondant. Grâce à la poursuite de l'aspiration dans la zone de cuisson, un front de flammes progresse de haut en bas dans la couche de mélange, la cuisson étant terminée lorsque la zone en ignition a traversé toute la couche et vient au contact de la couche de protection. Compte tenu de la longueur que l'on peut donner à la zone de cuisson, c'est-å-dire du nombre de caissons 6, la vitesse de la chaine est réglée en fonction de la hauteur de couche de façon que le point de cuisson soit situé vers la. fin de la deuxième moitié du dernier caisson de cuisson. Dans certaines installations, comme celle représentée sur la figure 1, la zone de cuisson est suivie d'une zone de refroidissement comprenant une série de caissons 8 reliés à un second ventilateur aspirant. Ainsi, après la fin du processus d'agglomération, le mélange peut être refroidi par aspiration d'air à travers les caissons , de telle sorte que l'agzloméré sait déversé à une températu- re assez basse, en fin de chaîne, sur un crible 9 puis évacué par un dispositif 10.Cette zone de refroidissement a pour objet d'abaisser suffisamment la température de l'aggloméré déversé en bout de chaine pour ne pas détériorer le crible et le dispositif d'éva cation. Cependant, étant donné que le front de flammes progresse de haut en bas dans la zone de cuisson, on a déjà dans cette zone un certain refroidissement du mélange aggloméré situé au-dessus du front de flammés, et à travers lequel est aspiré de l'air. Cet effet de refroidissement est d'ailleurs atténué par le fait que l'air adiré dans la zone de cuisson est souvent de l'air réchauffé prélevé à la sortie des caissons de refroidissement et dirigé vers une hotte il placée en aval de la hotte d'allumage 5, comme on l'a représenté sur la figure.On évite ainsi dans une certaine mesure la trempe du minerai qui vient d'être aggloméré en augmentant la température de l'air aspiré, mais cette disposition ne fait qu'atténuer les conséquences d'une fusion superficielle du gtteau due à une température d'allumage trop élevée.L'invention a au contraire pour objet d'éviter cette fusion piteuse Selon l'invention, on dispose en effet en aval de la trémie 2 de déversement du mélange (ou gEteau) d'une nouvelle trémie 12 qui déverse sur le gâteau, en amont de la hotte d'allumage 5, une couche de protection composée d'un matériau en morceau susceptible de prct4- ger le gGteau contre la flamme et la réverbération du four sans gbner le transfert de chaleur et Allumage du combustible contenu dans le gâteau. Les matières de protection déposées ainsi sur le gEteau devront être calibrées et exemptes de poussière. Elles seront choisies en fonction du résultat recherché et pourront être notamment soit inertes, soit combustibles ou refroidissantes ou bien combiner certaines de ces propriétés. Dans un premier mode de réalisation, les matières déversées sur le gâteau sont inertes. On utilisera par exemple l'aggloméré ré calibré dit nBedding" servant à la protection de la grille et déversé par la trémie 4, ou du laitier concassé. Ce matériau sura une granulométrie comprise entre 10 et 25 mm, et de préférence de 20 à 25 mm. Les morceaux seront ainsi beaucoup plus gros que ceux du gâ- teau puisque celui-ci comprend généralement des morceaux de minerai compris entre 0 et 3 mm et du fondant.Ainsi, les matériaux de protection ayant une surface beaucoup plus grande que celle des matériaux constituant le gâteau éviteront le choc thermique sur la sur face du ggteau et assureront une répartition uniforme de la flamme, sans ganter le transfert de chaleur, les matériaux de la couche de protection étant relativement poreux. Normalement, pour assurer une protection correcte, il suffira que les matériaux soient déversés sur une seule couche, celle ci ayant ainsi une épaisseur correspondant sensiblement à la granu lométrie moyenne des morceaux, soit 20 à 25 mm. Dans un deuxième mode de réalisation, la couche de protec- tion est constituée d'un matériau combustible solide et sec, minéral ou organique, possèdant une granulométrie très serrée, par exemple de 2 à 4 mm. Ce matériau sera étalé en une couche la plus mince possible dont l'épaisseur sera dono de l'ordre de la granulométrie des morceaux. Ainsi, la couche de protection sera brûlée dans la hotte d'allumage de telle sorte qu'elle soit pratiquement disparue à la sortie de cette hotte. le combustible ainsi déversé brûlera sans fondre et on n'a donc pas de bouchage à craindre, la production de cendres étant elle-meme très réduite.En plus de l'effet de protection contre la température trop élevée de la flamme cette couche de combustible facilitera évidemment l'allumage du coke réparti à l'intérieur du mélange et assurera ainsi une meilleure répartition de la flamme. D'ailleurs, on pourra réduire la quantité de gaz d'allumage notamment en supprimant une ou plusieurs rampes. On pourra également diminuer la quantité de combustible solide contenu dans le mélange sans altérer ou même en améliorant sa perméabilité. En outre, par la suppression d'une ou plusieurs rampes d'allumage, on augmentera d'autant la surface de cuisson utile. La couche de protection pourrait également, dans une autre variante, avoir un pouvoir refroidissant. A cet effet, elle serait composée de castine ou de dolomie en couche très mince qui, en-se décomposant au contact de la flamme d'allumage régularisera l'allu- mage en refroidissant la surface du mélange. En effet, seuls les mor ceaux de coke de la surface du mélange placés entre les morceaux. de castine seront soumis à l'effet du bruleur et ainsi allumés. La combustion se propagera ensuite par en-dessous, et ainsi on pourra allumer le coke sans trop échauffer la couche supérieure. On peut également combiner les caractéristiques précédentes, en utilisant comme couche de protection un mélange de matériaux com- bustibles et refroidissants comme on l'a représenté très schématiquement sur la figure 2 où (C) indique les morceaux de castine, (g) le coke, et (ire) le minerai. Des flèches indiquent le transfert de cha leur. On voit bien que dans ce cas il y a allumage immédat des morceaux de coke situés dans la couche de protection, comme (ksi) ou des morceaux de coke situés entre les morceaux de la couche de protection, comme (K2). La combustion se poursuit alors dans l'épaisseur de la couche de mélange vers les morceaux E3. Les morceaux M1 de minerai qui sont placés sous la couche de castine restent froids alors que les morceaux M2 placés sous les morceaux de coke de la couche de protection sont échauffés. On comprend qu'ainsi il se produit un alluma ge particulièrement progressif et en profondeur du mélange qu'il n'y a plus aucun risque de fusion à la surface. Comme on l'a représenté sur cla figure 1, la mise en oeuvre - du procédé nécessite seulement la présence en aval des trémies habituelles de déversement du bedding et du mélange, d'une troisième tré- mie munie d'un dispositif répartiteur dans laquelle arriveront les matières pare-feu.- La distribution se fait en couches assez minces sur le mélange d'une manière similaire à celle réalisée par les autres trémies. Rien entendu, ltinvention ne se limite pas aux détails du mode de réalisation qui vient d'être décrit. Elle en englobe au contraire d'autres variantes ge celles qui ont été envisagées, notamment celles qui n'en différeraient que par l'emploi de moyens équivalents. RE DICAtIONS 10j Perfectionnements aux procédés d'agglomération de minerai par cuisson sur une chaine continue comportant, dans le sens de dépla cernent de la chaîne, successivement une zone de formation sur la chaine d'une couche de mélange à cuire, une zone d'allumage puis une zone de cuisson dudit mélange, caractérisés par le fait qu'entre la fin de la zone de formation et le début de la zone d'allumage, on déverse sur la couche de mélange à cuire, une couche de protection constituée de matériaux solides en morceaux susceptible d'éviter le contact direct du mélange avec la flamme produite dans la zone d'allumage, sans empêcher le transfert de chaleur au mélange et son allumage dans ladite zone. 20/ Perfectionnements aux procédés d'agglomération selon la revendication 1, caractérisés par le fait que la couche de protection est constituée de matériaux inertes dans llopération d'agglomération. 30/ eerfectionnements aux procédés d'agglomération selon la revendication 1, caractérisés par le fait que la couche de protection est constituée de matériaux combustibles. 40/ Perfectionnements aux procédés d'agglomération selon la revendication 1, caractérisés par le fait que la couche de protection est constituée de matériaux endothermiques. D / Perfectionnements aux procédés d'agglomération selon les revendications 1 et 2, caractérisés par le fait que la couche de protection es+ constituée de laitier concassé. 70/ Perfectionnements aux procédés d'agglomération selon l'une des revendications 2, 5, 6, caractérisés par le fait que le matériau inerte constituant la couche de protection a une granulométrie comprise entre 10 et 25 ma 80/ Perfectionnements aux procédés d'agglomération selon les revendications t et j, caractérisés par le fait que la couche de protection est constituée de coke de granulométrie fine. 9 / lerfectionnements aux procédés d'agglomération selon l'une des revendications 9 et , caractérisés par le fait que le matériau combustible constituant la couche de protection a une granulométrie comprise entre 2 et 5 ma. iuO/ Perfectionnements aux procédés d'agglomération selon les revendications i et 4 caractérisés par le fait que la couche de protection est constituée de castine 110/ Perfectionnements aux installations d'agglomération de minerai par cuisson sur une chaine continue comportant, dans le sens d'avancement de la chaîne, successivement une trémie de déversement d'une couche de protection de la chaîne, une trémie de déversement du mélange à cuire, une hotte d 'allumage munie d'un brûleur et une zone de cuisson par aspiration de gaz à travers la couche allumée, caractérisés par le fait que l'installation comprend une trémie de déversement sur le mélange d'une couche de matériaux en morceaux exempts de poussières, ladite trémie étant placée entre la trémie de déversement du mélange et le début de la hotte d'allumage.