Brevet FR2303589A1 — publié le 19761008

La présente invention a trait au domaine des scories et laitiers obtenus au cours de la fabrication et des divers traitements des fers, fontes et aciers ainsi que des métaux non ferreux. Elle a spécialement pour objet un procédé de traitement des laitiers, à l'étant fondu, au moyen d'un appareillage de faible encombrement en vue d'obtenir un matériau divisé en granules de structure vitreuse après refroidissement. On a déjà décrit de nombreux procédés de granulation des laitiers sidérurgiques dans lesquels, généralement, on opère par chocs hydrauliques du courant de laitier fondu à l'aide d'eau sons pression et éventuellement de fluide gazeux Dans les diverses techniques faisant appel à ce processus, on met en oeuvre des systèmes de plans inclinés, de tambours rotatifs, de plaquesécrans puis de rigoles de déversement ou transporteurs etc... l'ensemble représentant un investissement important.Par ailleurs, il est très difficile d'obtenir de façon reproductible, pour un agencement donné dee dispositifs et une série de paramètres bien fixés, un matériau final correspondant aux caractéristiques généralement désirés, en effet, ou bien l'on obtient une majorité de boulettes ou particules pratiquement sphériques ou bien, dans le cas de la forme désirée en granules, ces dernières ont une vitrification incomplète, une teneur en eau trop élevée ou sont difficiles à broyer. Enfin, la plupart de ces techniques connues exigent la mise en oeuvre de quantités très importantes d'eau, fréquemment jusqu'à lOm3 par tonne de laitier, ce fluide devant jouer le double rale d'agent de refroidissement et de moyen de dispersion 1 du laitier. L'invention permet d'obvier aux inconvénients précite et de résoudre de façon économique et efficace le problème de la granulation de laitiers fondus en proposant une solution qui fait appel à un appareillage restreint, n'exige que de faibles quantités d'eau, généralement de l'ordre du m3 par tonne de laitier et permet d'obtenir des produits ayant d'excellentes caractéristiques physiques et notamment une très faible teneur en eau résiduelle. Le nouveau procédé de l'invention est essentiellement caractérisé en ce que la masse de laitier fond' réprtie sous forme d'un rideau de matière liquide est traversée par un courant transversal d'eau sous forte de pression mais/débit réduit de façon à projeter une partie de ladite matière dans l'air selon une première trajectoire pratiquement tendue alors que la partie complémentaire de laitier non entrainé tombe sur un plan incliné, sous ruissellement d'eau, pour parvenir à un tambour rotatif à ailettes qui projette dans l'air les particules de laitier selon une seconde trajectoire courbe de concavité tournée vers le bas et pui coupe la première à proximité du tambour puis rejoint la zone d'impact de celle-ci sur une aire de déversement des granulats obtenus. Ainsi, le procédé associe deux modes totalement différents de forma tion de particules granulaires à partir du courant de laitier fondu : une dispersion sous l'effet.de l'énergie cinétique des jets d'eau selon-un courant transversal à pression élevée et faible débit et une dispersion provoquée par le tambour tournant.De ce fait, la consommation d'eau peut être réduite de façon spectaculaire puisque d'une part le roule principal joué par ce fluide est oslui d'agent de refroidissement et non plus d'agent de dispersion et que d'au tre part les zones de rencontre des deux trajectoires précitées de matière liquide jouent un rôle important pour le refroidissement et la trempe des granules de laitier. En pratique, l'écoulement du laitier sous forme de rideau ou lame de -re matière liquide peut etreamélio/par interposition d'un écran ou déflecteur en matière réfractaire dans une position verticale ou légèrement déclive sur le flux de laitier en fusion issu d'une poche ou rigole de coulée.La pression des jets d'eau diriges transversalement à la chute du laitier est réglée de façon que la trajectoire de courant liquide entrains soit sensiblement horizontale sur une assez grande longueur avant de parvenir à l'aire de déversement et stockage Selon une autre caractéristique de l'invention, le plan incliné qui regost la fraction de laitier ayant réussi à traverser le courant d'eau sous pression est constitué par une plaque an matériau réfractaire refroidie en per manence pat zincpar un ruissellement d'eau dont 1 alimentation se fait d'une part par 1 haut de la plaque et d'autra part grace à des buses d'aspersion dont le flux traverse le courant de laitier et est dirigé de préférence perpendiculairement à ladite plaque. La phase ultérieure de projection aérienne des particules de laitier par les ailettes d'un tambour rotatif disposé sous la plaque inclinée s'effectue de façon connue en soi comme dans les procédés décrits depuis plus de quinze ans. Toutefois, comme dit ci-dessus, la rencontre de la trajectoire courbe des particules provoquée par ladite projection ave c la trajectoire tendue de la fraction de laitier entraide par le premier rideau d'eau, favorise le refroidissement, l'expansion et la mise en forme des granules désirées pour le produit final. La figure ., très schématique, du dessin annelé permet de mieux comprendre le processus d'un mode de mise en oeuvre préférentiel du procédé de l'invention. Le flux 1 de laitier fondu, émanant du chenal ou poche de coulée 2 est orienté par le déflecteur 3 en matière réfractaire (par exemple en carbone graphité) et s'écoule depuis celui-ci selon un rideau 4 eontre lequel on envoie à l'aide des buses 5 unepulvérisation d'eau sous des pressions de plusieurs bars. Ikie partie du courant du laitier est entrainée avec l'eau selon une trajectoire 6 fortement rectiligne au départ et qui aboutit en 7 à une aire de déversement 8 constituée par un simple plan incliné où les granules de laitier sont amassées avant leur récupération pour stockage. La fraction de laitier non entraînée par la pulvérisation d'eau tombe sur une plaque inclinée 9 garnie de matériau réfractaire ( graphite ou analogue) et refroidie en permanence par envoi d'eau de ruissellement à la partie supérieure 10 et d'eau de projection par rampes 11 et 12 dont les flux sont Jrientables par rapport à la plaque 9.Cette plaque joue le rôle de dispositif d'alimentation d'un tambour 13, muni d'ailettes 14 tournant selon un axe horizontal à une vitesse adéquate pour découper le laitier, refroidi et ayant subi l'effet d'expansion par l'eau, en particules encore à l'état plastique et projeter ces dernières avec l'eau selon une longue trajectoire courbe 15 qui coupe la première trajectoire 6 et deux zones principales A et B où le refroidissement et la trempe des granules de laitier sont parachevés. La quantité totale d'eau utilisée pour la dispersion par jets et le m,,,froidissement est faible et généralement de l'ordre de 0,8 à 1,8 m3 par tonne de laitier fondu. En outre, l'efricacité de ce fluide de refroidissement et de dispersion est nettement accrue par rapport aux procédés de granulation déjà connus grâce à la judicieuse répartition des buses d'aspersion et à l'action combinée des deux modes de projection de la masse liquide. Outre l'économie réalisée sur des masses d'eau mises en mouvement, le procédé procure d'autres avantages au niveau des produits obtenus. En effet, les granules récoltés. en 7, qui renferment une proporticn variable de grains creux à surface verniseée de diverses dimensions, présentent une porosité éle vée et donc des capacités accrues de broyahilité. Par aillcirrrs, leur degré de vitrification est important du fait de l'efficacité du refroidissement des particules de laitier.En outre, la teneur en eau résiduelle de ces granules est très faible car il se produit sur 1 aire inclinée ce 1;-eption 8 un égo!it- tage instantané et continu ainsi qu'un séchage partiel du matériau grâce à la chaleur sonible du laitier projeté sur i'aire 8. Une partie de l'eau utilisée ruais non vaporise peut être récupérée en contrebas de l'aire inclinée. Bien que la structure poreuse des granules, provoquée notamment par ltexpansicn sur la plaque 9 et au cours de la trajectoire courbe 15, permette une tonne broyabilité du matériau final, On peut encore accroitre le phénomène de porisation en introduisant dans le laitier, par exemple au . niveau du déflecteur 3, des agents porophores libérateurs de gaz par dissociation thermique comme par exemple des carbonates alcalins ou alcalino-terreux comme l'a déjà préconisé la Demanderesse (brevet français n 74.35327 du 21 Octobre 1974). L'inventian a également pour objet les nouveaux laitiers et scories obtenus selon le procédé susdécrit. Ces produits granulés poreux peuvent trouver des emplois multiples dans les mêmes conditions d'utilisation que les laitiers granulés classiques, par exemple comme matière première pour l'indu- trie des liants hydrauliques (ciment), des verres et céramiques, des tuiles, briques, bétons et autres matériaux de construction ; comme liant dans la construction des routes, à l'état naturel ou après prébroyage ; comme sables de décapage des métaux ; commefertilisants et agents d'amendements des sols,etc... REVENDICATIONS 1.- Procédé d'obtention de matériaux granulés vitreux à partir de laitiers et scories métallurgiques à l'état fondu avec utilisation d'eau et de moyens de projection de la matière liquide dans l'air, le procédé étant caractérisé en ce que la masse de laitier fondue répartie sous forme d'un rideau de matière liquide, est traversée par un courant transversal d'eau sous forte prde- sion mais débit réduit de façon à projeter une partie de ladite matière dans l'air selonune première trajectoire pratiquement tendue alors que a partie complémentaire de laitier non entrainé tombe sur un plan incliné, sous ruissellement d'eau, pour parvenir à un tambour rotatif à ailettes .::ici projette dans l'air les particules de laitier selon une seconde tradecLoire tourbe de con-ca- vité tournée vers le bas et qui coupe la première à proximité du tambour puis rejoint la zone d'impact de celle-ci sur une aire de déversement des granulats obtenus. 2.- Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la répartition en rideau de matière liquide est améliorée . par interposition d'un déflecteur en matière réfractaire disposé verticalement ou de façon légèrement déclive sur le flux de laitier en fusion issu d'une poche de coulée 3.- Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que .le courant transversal d'eau est envoyé suas une pression de plusieurs bars de façon que la première trajectoire soit horizontale sur la majorité de Sa longueur avant d'aboutir à l'aire de déversement. 4.- Procédé selon la revendication3 caractérisé en ce que le plan incliné est constitué par une plaque en matériau réfractaire refroidie en permanence par un ruissellement d'eau dont l'alimentation se fait d'une part par le haut de la plaque et d'autre parç7âa 2es buses de vaporisation dont le flux traverse le courant de laitier et est orientable par rapport a ladite plaque. 5.- Procédé selon ltune quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la masse totale d'eau mise en oeuvre est comprise entre 0,8 et 1,8 m3 tonne de laitier fondu, une partie de l'eau non vaporisée étant ensuite rdczap6, 6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que lton introduit en outre dans le courant de laitier, au niveau du déflecteur, des agents porophores libérant des gaz par dissociation thermique, afin d'accroître encore la broyabilité des granulats. 7.- Granules à grains creux de surface vernissée, à porosité élevée et faible teneur en eau résiduelle, obtenues par mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6