Brevet FR2321546A1 — publié le 19770318

La présente invention concerne un procédé de granulation permettant d'utiliser, aux fins de frittage dans une installation de frittage a bande transporteuse, des minerais de fer dont les grains ou particules présentent certaines dimensions données. L'invention tient évidemment compte de l'état de la technique antérieur, en ce qui concerne le frittage dans les installations de frittage à bande transporteuse. Il est bien connu que l'on considère comme se prêtant au frittage des minerais a grains relativement gros, clest- -dire des minerais présentant une proportion d'environ 80% par exemple de grains d'une grosseur comprise entre 0,125 et 12 mm. Par contre, les minérais dits "fins" et "très fins", présentant des grains aux dimensions relativement réduites ou tres réduites, tels qu'on les obtient notamment lors du broyage des minerais, sous forme de fractions naturelles a grains fins et lors du traitement de conditionnement, sous forme de concentrés a grains fins ou très fins, ne se prêtent pas au frittage. De ce fait, on prépare généralement des minerais très fins et des concentrés agglomérés par le procédé dit de "bouletage" On sait, par ailleurs, que dans les procédés de frittage classiques, on ne peut ajouter aux minérais a gros grains qu'une quantité très limitée de minérais a grains fins, car dans le cas contraire, la perméabilité au gaz de la couche de frittage diminue a tel point que non seulement le rendement de l'installation de frittage intéressée se trouve abaissé sensiblement par rapport a celui d'une installation alimentée en minerais aux caractéristiques granulometriques optima, mais qu'en outre, la qualité du produit fritté baisse, cependant que, de plus, la consommation de carburant risque d'augmenter. Afin d'éliminer ces inconvénients des procédés connus, on a déjà proposé plusieurs méthodes basées sur une gamme étendue de principes différents, allant d'une miseen forme mécanique de forme jusqu'a un traitement de "pré-bouletage". C'est ainsi que, selon un procédé connu, on transforme en boulets sur des plagaux ou dans des tambours de bouletage, des minerais a grains fins et/ou très fins, au cours d'un traitement spécial, après quoi on les mélange avec des minérais a gros grains, du carburant et, le cas échéant, des addition , pour procéder ensuite au frittage de la totalité de la masse ainsi obtenue. Selon un autre procéde connu, plus récent, l'utilisation des matières brutes a grains tres fins est rendue possible par le procédé dit de "frittage apres filtrage". Dans ce procédé, on produit d'abord, dans les installations de filtrage spéciales, des fragments aux dimensions relativement grandes, a partir du minérai a grains fins, ces fragments étant ensuite durcis par un traitement de frittage classique. Toutefois, tous les procédés connus jusqu'à. présent n'ont pas permis d'obtenir des résultats satisfaisants lors du frittage de grandes quantités de minerais a grains très fins Pour cette raison, on continue a recourir, dans la plupart des cas, pour agglomérer les minerais à grains fins et très fins (appelés "pellet feed"), au bouletage, le frittage de ces minerais {"pellet feed") n'ayant pas été envisagé sérieusement , jusqu'ici. On réserve, en fait, l'application du frittage proprement dit au traitement d'agglomération des minerais à grains relativement plus gros (appelés "sinterfeed"), qui ne doivent contenir, dès le départ, qu'une proportion réduite de fractions a grains fins. Cependant,étant donné qu'en raison des traitements de conditionnement poussé, de plus en plus répandus, on obtient des quantités de plus en plus grandes de minerais à grains fins et très fins, il est apparu souhaitable de créer un procédé de granulation qui permette d'utiliser, seuls ou en combinaison avec d'autres minerais, des minerais a grains fins et très fins, sans qu'il résulte des inconvénients en ce qui concerne le rendement des installations de frittage et la qualité du produit fritté. La présente invention a pour but de créer un tel procédé. Pour atteindre ce but, l'invention propose un procédé dans lequel la proportion prépondérante du minerai introduit dans le mélange de granulation présente une 2 surface spécifique d'au moins 1 500 cm jg (Blaine), ajustée le cas échéant par une opération de broyage prealable. Ainsi qu'il sera décrit ci-dessous de manière plus détaillée, à l'aide de résultats d'essais, on a constaté, de manière surprenante, qu'il est possible d'utiliser, lors du frittage, des minerais contenant une proportion de fractions à grains très fins sensiblement supérieure à la proportion maximum considérée comme admissible, tout en obtenant un produit fritté de bonne qualite et un rendement satisfaisant de l'installation de frittage, lorsque plus de 50% des minérais traités présentent une surface spécifique d'au moins 1 500 cm2g. Dans un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, on transforme le minerai appelé à subir le traitement de conditionnement le plus poussé, et présentant la plus grande teneur en fer, en grains dont les dimensions sont les plus petites, de façon telle qu'au moins 50% de la fraction presentant les grains les plus fins soit composée de grains d'une dimension inférieure a 45 microns, cependant que le restant de la masse de minerai a traiter est compose de grains dont la proportion prépondérante présente une dimension superieure a 0,125 mm.La fraction aux grains les plus fins peut être constitué par du "pelletfeed" classique à grains fins, par exemple par de la boue de concentrés ou bien par du "pelletfeed" ayant subi un broyage supplémentaire et présentant 2 une surface spécifique d'environ 2 000 à 3 000 cm g , le restant de la masse de minérai à traiter pouvant être constitue par du "Sinterfeed" classique. Dans un mode mise en oeuvre particulierefflent avantageux de l'invention dans lequel on utilisez outre d'autre inintrais, des minerais relatiyement pauvres en fer qui sont extraits à proximité immédiate du lieu de traitement, on prépare un lit de fusion de frittage sur la base d'un mélange de minerais. Ledit mélange de minerais contient, d'une part, moins de 50% de minerai pauvre ou de minette renfermant moins de 40 X de fer et présentant des caractéristiques granulométriques utilisées jusqu'à présent lors du frittage, ainsi qu'un rapport CaO/5iO2 permettant l'obtention d'un lit de fusion autofondant de haut fourneau, ce mélange de minerais contenant en outre plus de 50 % de minérais riche renfermant plus de 50% de fer et présentant des caracteristiques granulométriques telles que la finesse des grains corresponde au moins a celle requise pour le bouletage.On mélange les différents minerais constituant le mélange précité en ajoutant les proportions voulues de combustible et de liant par exemple de la chaux vive ou éteinte, ainsi que le cas échéant, d'autres substances additives, telles que des déchets de l'industrie sidérurgique, on ajuste le degré d'humidité du mélange résultant a la valeur voulue, et l'on procède au frittage. Ces opérations sont effectuées d'une manière connue en soi, dans des installations classiques. Lorsque les minerais riches en grains fins sont constitués par une boue de concentrés ou par une suspension de minérais transportee dans des conduites, on ajuste leur degré d'humidité à une valeur légèrement inférieure à la valeur optimum normalement prévue pour la granulation. Cette valeur optimum se situe entre ó et 12%, selon la nature du minerai ou melange de minerais. Comme indiqué ci-dessus, on ajoute au mélange de frittage de la chaux vive ou éteinte, ou une substance analogue susceptible de favoriser la granulation. Par ailleurs, on peut améliorer les résultats du frittage en procédant, après la préparation du mélange, à un traitement de granulation prolongé, ainsi qu'à un traitement de perforation destiné a augmenter la perméabilité du lit de frittage. Le procédé selon la présente invention présente notamment les avantages suivants, par comparaison avec les procédés connus - Les minérais devant subir un traitement de conditionnement peuvent être broyés de manière à présenter des grains de n'importe quelle finesse, et ils peuvent subir des traitements de conditionnement à sec ou par voir humide, et néanmoins être utilisés, dans des proportions très importantes, pour le frittage. En d'autres termes, le procédé selon l'invention élimine la limitation à une certaine gamme de caractéristiques granulométriques en dehors de laquelle les minerais ne peuvent être frittés lorsqu'on utilise les procédés connus, et il permet, de ce fait, de supprimer les limites imposées dans le domaine des traitements de conditionnement ou de préparation des minerais. - Grâce au procédé selon l'invention, il est désormais possible d'utiliser directement dans les installations de frittage des minerais hroyés présentant des grains très fins, acheminés dans des conduites sous forme de suspensions. - Lorsque l'utilisateur reçoit des minerais qui, en raison de leurs caractéristiques granulométriques, se situent entre le "sinter-feed" et "pelletfeed",-ce qui est le cas, par exemple, des concentrés courants présentant une surface spécifique de 700 cm2/g, on peut procéder au broyage en le lieu de transbordement, ou directement au lieu d'utilisation. - Le rendement de frittage qui, dans les procedés connus, diminue lorsqu'on utilise des minerais a grains fins, même en proportion relativement réduite, est étonnament bon, lors de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, et lors de l'utilisation d'importantes proportions de minerais à grains très fins, ce rendement correspondant sensiblement a celui qu'on obtient avec les procedés connus lors de l'utilisation du "sinter-feed". - La resistance et la réductibilité du produit fritté obtenu par le procéde selon l'invention sont au moins égales à celles des produits frittés obtenus par les procédés connus, ce qui assure de bonnes conditions de fonctionnement du haut-fourneau, lors de l'utilisation du produit fritté préparé selon le présent procédé. Le procédé selon l'invention sera décrit ci-après à l'aide de plusieurs essais dont la description est donnée a titre illustratif, mais non limitatif. Les résultats des analyses granulometriques et chimiques des matières utilisées sont indiqués aux tableaux 1 et 4. TABLEAU 1 Analyse Chimique des Minerais Fe GaO SiO2 Al2O3 MgO PàFx % % % % % % Minette Calcaire 28,4 21,5 7,2 3,5 1,1 23,9 Minette Silicieuse 35,7 7,5 16,0 6,3 1,7 14,2 "Sinter-feed"-hématite 65,3 0,3 3,8 1,2 - 1,3 Concentré hématite 65,8 0,2 0,4 0,7 0,1 0,9 xPàF: Perte au feu TABLEAU 2 Analyse Granulométrique des.Minerais Dimensions Minette Minette "Sinter- Concen- "Pellet des Grains Calcaire Siliceuse Feed" tré Feed": + 6 mm 6,0% 6,7% - - 6-2 22,2 27,0 16,1 ~ ~ 2-0,5 19,1 18,9 9,9 - ~ 0,5-0,2 20,3 20,0 17,6 0,6 0,2-0,1 12,5 7,9 27,4 3,7 0,1-0,074 3,4 2,8 11,6 26,6 0,074 16,5 16 J 17,4 69,1 90 (0,044) - - - 36,3 70 x Surface spécifique : 740 cm2/g xx Obtenu par broyage d'un concentré dans les broyeurs à boulets ; Surface spécifique : 2 400 cm2/g TABLEAU 3 Analyse du combustible Nature : Charbon Maigre Constituants volatiles 12,3% Cendres 6,8% Soufre 0,9% Pouvoir Calorifique 8 065 Kcal/kg Granulométrie : + 5mn 7,1% 5 - 3 25 ,9 5 - 0,5 59,6 0,5 14,5 TABLEAU 4 Analyses de la Chaux CaO 93,9% MgO 0,8% H2O 1,2% CO2 2,6% Granulométrie 100 On mélange les matières premieres dans un mélangeur à contre-courant, d'abord pendant 2 minutes a l'état sec, puis pendant 2 minutes après addition d'une quantité convenable d'eau. Ensuite, on effectue la granulation du mélange, pendant 3 minutes, dans un tambour rotatif, puis on procède au frittage. Le frittage est effectué dans une cuve d'essai presentant une aire de base de 40 x 40 cm, l'allumage étant obtenu a l'aide de charbon de bois. La hauteur de la couche est de 33 cm, et l'on utilise 5 kg de produit fritté formant une couche de protection de 10 à 20mm, et 45% de produit de recyclage. La dépression est maintenue constante, à une valeur de 1 250mm de colonne d'eau. On utilise pour chaque lot 60% de minerai riche et 40% de minette. La teneur en chaux est toujours de 2%, rapporte au mélange de minerais. Les autres conditions d'essai sont indiquées au Tableau 5. On détermine la quantité de produit de recyclage (RA) en faisant tomber à trois reprises le produit fritté sur une plaque d'acier, à partir d'une hauteur de 2m, après quoi l'on procède a un tamisage utilisant un tamis de 6 - 3mm. Les caractéristiques de résistance mecanique sont déterminées selon les normes ISO applicables. Les resultats de tests et d'essais sont indiqués au Tableau 6. TABLEAU 5 Conditions d'essai Série Hauteur Durée de Vitesse de Carburant Humidité d'essais de Couche Frittage Frittage 60% "Sinter 1 6,60% 10,2% 33,0 cm 10,1 min 32,7 mm/min feed" 60% Concen2 6,80% 9,2% 32,5 cm 14,5 min 22,3 mm/min tré 60% "Pellet 3 6,40% 8,9% 32,5 cm 10,3 min 31,6 mm/min feed" TABLEAU 6 Résultats de tests et d'essai Série Production Consommation ISO-Test d'essai de carburant RA/RE +6,3mm 0,5mm Fe++ t/24h/m2 Kg/t de produit fritte 1 40,8 71,9 0,967 54,5% 7,5% 6,8 % 2 28,5 73,9 0,988 56,4 7,2 8,3 3 40,0 69,8 0,993 60,4 7,4 7,5 RA = Quantité de produit de recyclage RE = Quantité de produit de recyclage utilisé On constate donc que les valeurs obtenues lors de l'essai n 3 correspondent parfaitement à celles qu'on obtient en utilisant le lit de frittage N 1 formé d'un mélange de minerai dont 70% des grains présentent des dimensions supérieures a 0,125mm. Ainsi qu'on pouvait le prévoir, les valeurs du produit fritte obtenues avec le concentré N 2 présentant une surface spécifique de 740 cm2/g sont moins satisfaisantes. Les résultats de ces essais permettent donc de constater que, contrairement à l'opinion répandue jusqu'à présent, il est parfaitement possible d'obtenir un produit fritté présentant des caractéristiques tout- -fait satisfaisantes, tout en augmentant fortement la proportion de minérai à grains très fins Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés ; elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles a l'homme d'art, suivant les applications envisagées et sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de frittage de minerais de fer ou mélanges de minerais de fer dans une installation de frittage à bande transporteuse, dans lequel lesdits matériaux sont additionnés de combustible de liants et, le cas échéant,d'autres additions,puis granulés,caractérise en ce que le mélange de granulation comprend une proportion de minerai renfermant une proportion prépondérante de minerai à grains très fins presentant une surface spécifique d'au moins 1 500cm2g, résultant le cas échéant d'une opération de broyage préalable. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins 50% du minerai aux grains les plus fins sont broyés de maniere a présenter des grains dont les dimensions sont inférieures à 45 microns,cependant que le minerai aux grains les plus gros renferme une proportion prépondérante de grains dont les dimensions sont supérieures à 0,125mm 3. -Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le minerai aux grains les plus fins et présentant la surface spécifique la plus grande, qui entre dans la composition du mélange de granulation, est un minerai riche fêr. 4. Procéde selon l'une quelconque des revendications 1 a 3, caractérisé ce que le constituant le plus riche en fer du mélange, est un minerai riche broyé de manière a presenter une surface spécifique de 2 000 à 3 000 cm2/g. 5. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le minerai aux grains les plus gros, dont une proportion prépondérante des grains présente des dimensions supérieures a 0,125mm, et qui entre dans la composition du mélange de granulation, est constitué par un minerai terreux relativement pauvre en fer. 6. Procédé selon les revendications 1, 2 et 5, caractérisé en ce que le minerai terreux relativement pauvre en fer, entrant dans la composition du mélange de granulation, est un minerai calcaire, un minerai siliceux ou un mélange de minerais calcaire et siliceux. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6,caractérisé en ce que le minerai aux grains les plus fins est ajoute au mélange sous forme d'une boue qu'on a dessechée jusqu'en deça du degré d'humidité optimum pour la granulation. 8. Procédé selon l'un quelconque des revendications 1 à 7, caractérise en ce qu'on ajoute au mélange de la chaux vive ou éteinte, de préference,dans une proportion de 1 à 4%. 9. Procédé selon une quelconque des revendications 1 a 8, caractérisé en ce qu'on soumet le mélange préalablement préparé a un traitement consécutif de granulation, pendant une durée relativement longue 10 Procédé selon une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'on augmente la perméabilité au gaz du lit de frittage sur la bande transporteuse de l'installation de frittage en ménageant dans ledit lit des canaux artificiels, à l'aide de moyens mécaniques de perforation.