Brevet FR2373023A1 — publié le 19780630

La présente invention concerne les fours électriques à arc. Plus précisément, elle concerne un four à arc étendu ayant au moins une électrode munie d'un orifice axial destiné à l'introduction d'un gaz convenable tel que l'argon. Plus précisément, le four a une chambre verticale de réaction dans laquelle une charge particulaire est introduite par gravité dans la zone de l'arc étendu, et, lors du passage dans cette chambre, la charge est chauffée et subit levas échéant une réaction. La transformation du minerai de fer en fer est encore réalisée essentiellement dans des hauts fourneaux. Malgré de nombreux essais de réalisation d'un appareillage plus simple, rentable à petite échelle à cet effet, les hauts fourneaux sont encore utilisés pour le traitement environ 98 96 de la production mondiale de fer. Un procédé étudié pour le remplacement du haut fourneau, est le procédé "Strategic-Udy", utile à cet effet. Ce procédé met en oeuvre un four rotatif de grande dimension pratiquement horizontal, qui met en oeuvre pratiquement la meme combustion et la mgme opération essentielle de réduction de minerai que le haut fourneau. Le produit tombe constamment dans un four électrique qui le fond avant sa coulée en lingots. L'appareillage est aussi encombrant et coflteux comme l'indique le fait qu'il n'a pas été adopté industriellement de façon notable. On a aussi essayé d'utiliser des fours électriques à cuve dans lesquels les tuyères de la partie inférieure du haut fourneau sont remplacées par un four à arc électrique quiassure la fusion du produit réduit après descente de la charge formant le conglomérat dans la zone réductrice du four à cuve verticale analogue à un haut fourneau. Ce procédé a aussi rencontré peu de succès dans l'industrie. Le brevet britannique nO 1 102 900 suggère l'utilisation d'un four à chalumeau à plasma destiné à la réduction d'un conglomérat formant une charge minérale qui descend à contre-courant de gaz réducteurs provenant du chalumeau à plasma afin que la charge soit préchauffée et que la-réduction soit réalisée dans la colonne qui se déplace lentement, par un gaz réducteur tel que le méthane ou un autre hydrocarbure introduit par un passage annulaire qui entoure l'électrode ou les électrodes du four à plasma, la direction étant telle que le gaz réducteur s'ionise avant passage dans le conglomérat et l'opération de réduction. Ce procédé ressemble à la mise en oeuvre dans le haut fourneau car les gaz réducteurs remontent dans une colonne descendante d'un conglomérat contenant le minerai de fer et la réduction est réalisée dans cette colonne descendante. Dans le haut fourneau, la charge réduite est fondue à la partie inférieure de la colonne par le chauffage intense dt à la combustion alors que le procédé du brevet britannique précité décrit la fusion de la charge réduite à la partie inférieure de la colonne, par des chalumeaux à plasma, Ce procédé présente aussi certains des inconvénients du haut fourneau, étant donné l'appareillage cou- teux et encombrant qui est nécessaire.Selon ce procédé, le minerai doit autre aggloméré et la composition doit autre réglée soigneusement, le minerai devant contenir un pourcentage relativement élevé de fer. De plus, les chalumeaux à plasma sont comateux et leur entretien est délicat. 4 Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 834 895 décrit un autre procédé mettant en oeuvre un four à arc formant un plasma. Dans ce cas, les particules de matière contenant du fer tombent dans le plasma à partir d'une trémie placée juste au-dessus du four. Un gaz tel que l'argon pénètre dans le four par un passage annulaire qui entoure la trémie ou l'électrode. Les gaz quittent le four par une sortie, à la partie supérieure du four, sans venir au contact de la charge avant l'entrée de celle-ci dans le four.Ce brevet indique très nettement que le rassemblement du fer fondu à la partie inférieure du four et son retrait sous forme fondue sont des caractéristiques nouvelles. Il ntindique pas, dans la description du procédé, une opération de réduction ni l'utilisation d'un agent réducteur quelconque. En outre, ce brevet ne cite ni ne décrit le retrait du laitier qui serait produit dans une opération de réduction de minerai. En outre; l'arc est très instable. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3 783 167 décrit un dispositif mécanique peu commode, destiné à la formation d'une zone contenant un arc étendu, par déplacement d'une électrode ou d'un pistolet à plasma suivant un trajet fermé afin que l'arc résultant se déplace dans un grand volume. Cet appareillage est non seulement peu commode et de manoeuvre délicate mais il est aussi très peu efficace en ce qui concerne sa consommation d'énergie. On constate selon l'invention qu'on peut obtenir un perfectionnement du fonctionnement et de la rentabilité de la réaction ou de la fusion d'une charge particulaire telle que des fines d'un minerai de fer, par mise en oeuvre d'un four à arc, comme décrit dans la suite du présent mémoire. Le perfectionnement repose essentiellement sur la formation d'un arc étendu et stabilisé, rendue possible par incorporation d'au moins une électrode ayant un orifice axial qui permet l'introduction dans l'arc d'un gaz approprié tel que l'argon.Le four est du type à cuve verticale, placée au-dessus de l'arc étendu afin que la charge particulaire puisse tomber par gravité directement dans l'arc étendu stabilisé après préchauffage et réaction pré afflable dans une certaine mesure étant donné le contact intime avec le gaz qui remonte-dans la cuve verticale. La dimension de l'orifice de l'électrode ou des électrodes est telle que le gaz a le débit qui convient. On constate que cette opération possible dans un arc étendu et stabilisé provoque (1) la réduction de la consommation des électrodes, (2) l'amélioration du facteur de puissance, (3) l'amélioration du transfert de chaleur, (4) l'amélioration du réglage de puissance, (5) la réduction de l'usure du réfractaire, et (6) la réduction du bruit acoustique et électrique. Le diagramme d'écoulement du gaz à l'intérieur de l'arc permet l'extension de celui-ci1 c'est-à-dire l'augmentation de la distance entre les électrodes qui forment l'arc ou entre une électrode et la matière fondue présente dans le creuset, et l'arc étendu a une stabilité qu'aucun autre dispositif ne permet d'obtenir. Les arcs connus ont des caractéristiques variables, doivent avoir une longueur relativement courte et ne peuvent pas autre étendus et stabilisés de la manière possible dans le four de l'invention.La nature et les propriétés de l'arc étendu stabilisé du four selon l'invention rendent disponible l'utilisation de plus grands volumes contenant l'arc pour la mise en oeuvre des fonctions décrites dans la suite du présent mémoire, et le passage de la matière particulaire dans l'arc étendu a moins de chance d'éteindre l'arc ou de provoquer son fonctionnement irrégulier que dans les systèmes connus. L'arc étendu et stabilisé formé dans le four selon l'invention est diffus et a une section et une hauteur supérieures à celles des arcs qu'on a pu réaliser jusqu'à présent. Lors de l'établissement de l1arc -étendu stabilisé, ltélectrode peut être mise à une certaine distance d'une seconde électrode ou de la matière presente dans le creuset, la distance étant normalement courte lors de l'amorçage d'un arc avec des électrodes pleines. L'énergie électrique est alors appliquée pour l'amorçage de l'arc et le courant de gaz dans l'électrode commence à circuler. L'ionisation résultante du gaz dans l'arc réduit la résistance électrique et l'électrode est alors retirée afin que l'arc ait une longueur égale au moins au double de sa longueur dtori- gine et en général égale à plusieurs fois cette longueur. Lorsque le gaz pénètre autrement que par un orifice axial de l'électrode, l'arc formé n'a pas l'effet d'extension et de stabilisation obtenu par l'introduction par l'orifice axial. Lorsque l'arc est formé entre au moins deux électrodes, il suffit que l'une des électrodes ait un orifice, bien qu'il soit préférable que plusieurs électrodes et meme toutes possèdent des orifices. Comme il est avantageux que la section horizontale présentée aux particules qui tombent soit aussi grande que possible, il est préférable. que l'arc ou les arcs soient formés entre les électrodes distantes horizontalement et non entre une électrode et la matière du creuset, ce type d'arc ayant une partie plus verticale et présentant ainsi une section plus faible pour le passage des particules qui tombent. Le nombre des électrodes et leur disposition varient avec la dimension et la capacité du four. Par exemple, un nombre considérable d'électrodes peut autre mis dans un plan horizontal, ia moitié des électrodes dépassant d'un cSté du four et l'autre moitié de l'autre coté. Lorsque les arcs sont placés entre les deux électrodes de chaque paire, une surface considérable d'arcs étendus stabilisés peut autre formée suivant un grand dessin horizontal permettant le passage d'une grande quantité de matière particulaire.Lorsque l'étendue de l'arc est avantageusement agrandi en direction verticale, des paires d'électrodes dans lesquelles les deux électrodes de chaque paire sont disposées horizontalement l'une en face de l'autre, peuvent autre disposées à des hauteurs différentes afin qu'une ou plusieurs paires se trouvent au-dessus d'une ou plusieurs autres paires, si bien que l'arc étendu et stabilisé a une plus grande hauteur pour le passage de la matière particulaire sur une plus grande distance verticale, et que le temps de séjour dans le volume de l'arc est accru. Bien que le four selon l'invention ait des applications potentielles très intéressantes pour la réduction des oxydes métalliques tels que le minerai de fer en fer et pour la fusion des métaux tels que le fer ou l'acier, il existe de nombreuses autres applications potentielles telles que la récupération des alliages tels que le ferrochrome, le ferrovanadium, le ferromolybdène, etc, le traitement des laitiers dont on peut retirer l'oxyde de titane, l'alumine, etc, la calcination ou le grillage de diverses matières dont l'anhydride carbonique, l'eau ou d'autres matières volatiles doivent autre retirés, la sphéroTdisation de particules de métaux et de composés métalliques, notamment de métaux réfractaires tels que la zircone, etc, le retrait des matières non métalliques telles que le soufre et le phosphore, des sulfures et substances contenant du phosphore respectivement, la distillation du zinc et du plomb des poussières des déchets d'usines en contenant, le craquage et le reformage des hydrocarbures avec formation d'éthylène et d'autres hydrocarbures volatils ou d'oxydes complexes formant des oxydes simples, la récupération de substances métalliques et des laitiers métallisés et d'autres substances non métalliques telles que le verre, par circulation des matières dans la chambre de réaction avec un métal collecteur particulaire, et analogues. En outre, alors que les hauts fourneaux nécessitent la granulation ou l'agglomération des fines ou des autres matières particulaires avant utilisation et soient habituellement utilisés pour la réduction des minerais de qualité relativement élevée, le four selon l'invention permet l'utilisation de ces fines ou matières particulaires sans traitement préalable. Par exemple, on peut utiliser des minerais de qualité relativement inférieure, notamment ceux qui contiennent des quantités d'eau de cristallisation plus importantes que celles qui sont nécessaires à un fonctionnement rentable d'un haut fourneau. De nombreuses matières particulaires pour lesquelles il n'existait jusqu'à présent aucun procédé commode et rentable de traitement peuvent autre utilisées.En outre, les minerais sous forme particulaire permettent l'utilisation d'un temps plus court de réaction lors de l'opération de réduction, et l'utilisation de l'argon ou d'un autre gaz inerte déplace l'air du four et permet un meilleur réglage de la composition chimique à l'intérieur du réacteur. En outre, le four présente l'avantage supplémentaire d'éliminer le carbone de la zone de plus grande réactivité, contrairement aux fours à arc immergé qui ne permettent pas la formation de produits à faible teneur en carbone car les électrodes de carbone ou de graphite pénètrent dans la matière contenue dans ie creuset ou sont immergées dans cette matière. Dans le cas de l'arc étendu de l'invention, les électrodes sont éloignées de cette zone très active et permettent la formation de fer, d'oxyde de titane, etc avec une faible teneur en carbone. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue en plan, en partie sous forme schématique, d'un four selon l'invention - la figure 2 est une coupe du four de la figure 1, suivant la ligne 2-2 ; et - la figure 3 est une coupe analogue à la figure 2 et correspond à une variante de four selon l'invention. La figure 1 est une vue en plan et la figure 2 une coupe verticale d'un four comprenant une chambre de réaction et un préchauffeur associé. Sur les figures I et 2, le four 1 a une enveloppe externe 2 munie d'un revêtement réfractaire, et une électrode 4 ayant un orifice axial de dimension prédéterminée et une électrode 5 qui peut aussi avoir un orifice axial ou qui peut autre pleine, les deux électrodes pénétrant dans le four. Les électrodes sont représentées sous une forme isolée par des supports 6 fixés au corps externe du four par des supports 7. Un raccord 8 transmet du gaz dans l'électrode 4, à partir de la canalisation 9 d'alimentation et dans l'arc 27.Le produit fondu se rassemble dans le creuset Il formé dans la base réfractaire 10 du four, et il peut autre retiré par un orifice 12, après retrait du bouchon 13. La chambre 14 de réaction, comme représenté, dépasse du creuset, et comporte des enveloppes externe et interne 16 et 16' isolées l'une de l'autre par un garnissage 17. La configuration particulière du four représenté n'est pas primordiale selon l'invention et d'autres configurations et variantes de four conviennent aussi. Le passage 18 formé par la chambre de réaction permet la remontée du gaz provenant de la zone de l'arc et le passage en sens opposé de la matière particulaire qui descend à partir du préchauffeur 22. Ce dernier est porté par des anneaux 23 et le cas échéant il est entratné en rotation par une roue 24.La charge particulaire pénètre dans le préchauffeur par la trémie 25 qui est portée par une plateforme 26. Le chauffage réalisé dans le préchauffeur est inférieur à la valeur qui pourrait provoquer une agglomération des particules quittant le préchauffeur. Le gaz qui remonte peut sortir de la chambre de réaction et peut pénétrer dans le préchauffeur 22 puis circuler dans la trémie 25 ou de toute autre manière non représentée. Un chauffage supplémentaire peut autre assuré dans le préchauffeur par inflammation de CO ou d'un autre combustible présent dans le gaz, par introduction d'air par la canalisation 15 d'une buse. L'alimentation 28 transmet l'énergie aux électrodes.D'autres gaz, notamment de l'hydrogène, peuvent autre introduits par des entrées non représentées en divers points de la chambre de réaction afin que les réactions chimiques puissent autre mises en oeuvre. La figure 3 représente une variante de la partie supérieure de la chambre 14 de réaction dans laquelle le conduit 19 introduit de gaz dans un condenseur 20 qui permet le retrait par la sortie 21 du liquide condensé. Le gaz qui n'est pas condensé peut autre retiré de la région supérieure du condenseur 20 et transmis au pré chauffeur lorsque celui-ci contient suffisamment de gaz combustible tel que CO ou traité ou rejeté à l'atmosphère. Le conduit 19 peut autre placé au-dessous du préchauffeur lorsque la substance à collecter n'a qusune volatilité modérée. Les électrodes sont de préférence formées de carbone ou de graphite bien que d1autres matières conviennent, notamment le tungstène, et la dimension peut avoir toute valeur convenant à la taille et à la configuration du four utilisé. L'orifice de l'électrode doit autre présent dans l'une au moins des électrodes et éventuellement dans plusieurs ou meme toutes. Les électrodes peuvent autre disposées horizontalement, verticalement ou en direction inclinée et elles peuvent autre montées afin que l'arc soit amorcé entre deux électrodes au moins ou entre une ou plusieurs électrodes et le métal du creuset collecteur. La dimension de l'orifice ou des orifices d'électrode dépend du débit de gaz voulu.Ce débit varie avec la dimension du four, la capacité de production de celui-ci-, la nature de la charge particulaire et celle du gaz. Les électrodes sont fixées afin que l'espacement de l'arc puisse autre réglé lors du déclenchement et que l'arc étendu puisse autre maintenu, l'arc devant pouvoir aussi autre réglé afin que la consommation des électrodes soit compensée. Divers gaz autres que l'argon conviennent, notamment l'hélium, l'azote, l'oxyde de carbone, le méthane, le chlore, etc, ainsi que leurs mélanges. Cependant, chaque gaz diffère par l'effet produit et le débit dtalimentation doit donc autre réglé en conséquence. Le gaz particulier utilisé peut autre vérifié très facilement afin que le débit convenant à l'obtention de l'effet voulu dans llarc étendu soit déterminé. En général, la quantité de gaz introduite par la ou les électrodes et le gaz provenant de la réaction de réduction selon laquelle de l'anhydride carbonique et de l'oxyde de carbone se forment, suffit à la mise en suspension des particules dans la chambre de réaction ou au moins au ralentissement suffisant de leur descente pour que le temps de séjour ait la valeur voulue. Cependant, le cas échéant une quantité supplémentaire de gaz peut autre introduite dans ce but dans les régions inférieures de la chambre de réaction et dans ce cas, un gaz de préférence réducteur tel que l'oxyde de carbone ou l'hydrogène, est introduit. La construction du four proprement dit peut autre analogue à celle des fours classiques à arc et peut comprendre une matière réfractaire lorsque le four doit wetre exposé à des températures extremement élevées ou à du métal fondu et lorsque la résistance mécanique doit être très élevée, une enveloppe externe d'acier ou d'un autre métal convenable peut autre utilisée. L'épaisseur du réfractaire et la dimension du creuset du four varient avec la capacité nominale de ce dernier. On peut utiliser des fours dont la capacité atteint 400 t de métal et même plus. Les sources d'énergie sont analogues à celles qu'on utilise dans d'autres fours à arc électrique. La chambre de réaction peut aussi ventre formée de réfractaire à l'intérieur exposé au gaz. Comme la partie supérieure de la cuve du four est exposée à des températures plus faibles que la partie inférieure adjacente au four proprement dit, la partie supérieure peut autre en matière moins réfractaire que celle de la partie inférieure. Par exemple, dans une opération, la température du creuset peut être d'environ 15000C, celle de la partie inférieure de la cuve d'environ 12000C et celle de la partie supérieure de la cuve de 8000C environ. La température dans l'arc étendu peut autre de l'ordre de 50000C. La longueur ou la hauteur et le diamètre ou la largeur de la chambre de réaction varient avec la dimension et la capacité du four. Cependant, sa longueur est telle que les particules qui descendent ont un temps qui suffit au transfert voulu de chaleur du gaz ascendant aux particules descendantes, avec la réaction voulue. Le temps de séjour des particules dans la chambre de réaction dépend de nombreux facteurs, notamment la dimension et le poids initiaux des particules, la nature et le débit du gaz, la répartition des températures dans la cuve, etc.Lorsque la réduction ou un autre type de réaction est effectué sur les particules au cours de leur descente, l'importance de la réaction lors de cette descente dépend de manière analogue d'un certain nombre de facteurs tels que la dimension et la nature des particules, le temps de séjour dans la chambre de réaction, la répartition des température dans celle-ci, l'importance de l'ionisation de l'argon, etc, le débit de gaz, etc. Par exemple, des particules fines permettent un court temps de réaction et la réduction de l'oxyde de fer de l'hématite ou de la magnétite a lieu à une vitesse qui diffère beaucoup de la réduction de l'ilménite ou des minerais riches en alumine. Les particules relativement grosses nécessitent un débit plus grand de gaz dans la chambre de réaction pour le maintien des particules en suspension. Cependant, ces conditions sont facilement déterminées et réglées suivant les divers facteurs. Ces facteurs ont une influence sur la réalisation de la chambre de réaction afin que le temps de séjour de la matière particulaire soit suffisant et a aussi une influence sur le débit et la nature du gaz utilisé. En outre, bien qu'un préchauffeur du type représenté sur la figure 2 soit préférable, il peut aussi être supprimé par l'utilisation d'une chambre de réaction plus longue afin que le préchauffage puisse autre réalisé lors du passage initial plus important dans la chambre. Cependant, il est avantageux que le préchauffage des particules soit aussi élevé que possi- ble avantque celles-ci commencent à circuler dans la chambre de réaction afin que le temps de séjour dans cette cham bre puisse assurer une réaction plus totale.Il est avantageux que la réduction soit aussi importante que possible lors de la descente dans la chambre car la chaleur du gaz est ainsi utilisée de façon plus efficace et la réduction ou l'autre type de réaction utilisé à effectuer dans l'arc étendu et dans le creuset est alors réduit, la quantité d'énergie, des réactifs et du temps utilisés dans le creuset pour la fin de la réaction étant aussi réduits. Dans un exemple d'opération réalisée dans des conditions avantageuses, on constate que 50 % au moins et de préférence 60 % au moins de réduction de minerai de fer ont été réalisés lorsque les particules de minerai ont atteint le fond de la chambre de réaction. Le reste de la réduction s'effectue dans la zone de l'arc et dans la matière fondue contenue par le creuset. Dans. la zone de réaction, la réduction du minrai de fer est réalisée essentiellement par l'oxyde de carbone des gaz qui remontentà partir du creuset et de la zone de l'arc, et qui sont aussi créés dans la zone de réaction par la réaction des particules de carbone et dtanhydride carbonique contenues aussi dans les gaz. Lorsque la ré réduction de l'oxyde est terminée dans la zone de l'arc et dans le creuset, le carbone réagit avec l'oxyde et crée de l'oxyde de carbone qui provoque à son tour la réduction dans la zone de réaction. Lors de l'utilisation d'un préchauffeur comme représenté sur la figure 2, le préchauffeur peut étre en diverses matières telles que l'acier qui peuvent supporter les températures bien inférieures, par exemple pouvant atteindre 600 et 9000C. Les températures auxquelles la charge peut autre pré chauffée dépendént dans une certaine mesure de la nature de la charge car la température ne doit pas avoir une valeur qui provoque l'agglomération ou le frittage et qui perturbe ainsi les propriétés d'écoulement libre de la charge. Le préchauffeur a une sortie pour les gaz de préchauffage.Ces gaz peuvent passer dans un épurateur ou un refroidisseur qui condense ou récupère des parties voulues ou ils peuvent autre évacués par une cheminée qui les transmet directement à l'atmosphère ou ils peuvent brûler afin que l'énergie précieuse qu'ils contiennent soit récupérée. Lorsque la charge doit autre préchauffée de façon plus importante que par le gaz provenant du four, de l'air peut autre introduit dans le préchauffeur afin qu'il brOIe les constituants combustibles du gaz tels que CO, ou un mélange d'air et de-gaz combustible tel que le méthane peut pénétrer par des buses. Le passage de la charge dans le préchauffeur peut autre accéléré par inclinaison suffisante pour que la charge s'écoule en glissant par gravité, et il peut autre aussi fa vorisé par vibration. Lorsque le préchauffeur est cylindrique et lorsqu'il tourne, le passage peut autre plus uniforme. En l'absence du préchauffeur, une trémie ou un convoyeur ou un autre type de dispositif d'alimentation peut transmettre la charge particulaire directement à la chambre de réaction. Il est en général souhaitable que la vitesse de sortie des gaz du préchauffeur ou de la chambre de réaction soit réglée en fonction du débit de gaz et de la vitesse linéaire voulus dans la chambre de réaction. Il peut autre souhaitable qu'un espace libre limité soit présent dans le préchauffeur afin qu'il retarde l'écoulement des gaz ou que les gaz sortent par une trémie maintenue suffisamment pleine de matière de charge pour que le passage des gaz soit réduit. Des charges particulaires qui peuvent être utilisées dans le four à arc étendu sont notamment les cendres volantes, les poussières de laminoir, les poussières des gaz de carneau, les battitures, les fines de minerai de fer telles que l'ilménite, lJhffimatite, la magnétite, la chromite, la limonite, la latérite, etc. La matière particulaire a avantageusement une dimension comprise entre 38 et 295 microns. La charge particulaire peut aussi contenir, sous forme d'agents réducteurs, du charbon de mauvaise qualité, de l'anthracite, du coke, de la sciure, etc. Le laitier formé lors du traitement de certains minerais peut être récupéré et traité afin que les constituants précieux tels que l'oxyde de titane et l'alumine soient récupérés. Par exemple, des essais montrent quton peut récupérer l'oxyde de titane d'un laitier provenant d'ilménite, d'une manière analogue à celle de l'exemple 3 décrit dans la suite, par des processus de lixiviation qui permettent la récupération de 85 46 de l'oxyde de titane présent, sous forme d'un produit qui contient au moins 80 % de TiO pur. Comme indiqué précédemment, le four peut autre utilisé aussi pour le traitement des minerais sulfurés ou contenant du phosphore, lors de la récupération des constituants intéressants. En outre,par addition de constituants d'alliage soit au métal fondu du creuset, soit à des minerais de la charge particulaire, en vue d'une réduction simultanée, les aciers alliés peuvent être fabriqués directement dans le four. En plus de la réalisation des diverses réactions comme décrit précédemment, le four selon l'invention permet la fusion de diverses poussières ou particules métalliques qui peuvent wetre disponibles sous forme de déchets. De cette manière, les caractéristiques d'échange de chaleur du four peuvent être utilisées pour le pré chauffage des particules métalliques sur leur chemin vers la chambre de réaction si bien que le temps nécessaire à la fusion est réduit. Cette opération de fusion peut autre réalisée de façon continue, avec retrait périodique ou continu du métal fondu du creuset. Diverses matières autres que la matière particulaire qui doit autre traitée, par exemple des agents formateurs de laitiers, des agents réducteurs, des agents d'alliage, etc, suivant les fonctions à remplir, sont aussi incorporées à la charge particulaire ajoutée dans le préchauffeur ou directement dans la chambre de réaction. Les quantités de ces matières correspondent aux quantités utilisées dans des opérations analogues d'un autre type d'appareillage et peuvent être calculées en conséquence. Par exemple, la quantité de carbone à ajouter pour la réduction de minerai peut être calculée stoechiométriquement par rapport à la teneur en oxydes du minerai.Dans tous les cas, ces réactifs ou agents modificateurs doivent wetre sous forme particulaire et de dimension convenable afin que le temps de séjour dans la chambre de réaction convienne aux conditions à maintenir. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre d'exemples particuliers de mise en oeuvre, donnés à titre purement illustratif et non limitatif. Sauf indication contraire, les parties et pourcentages sont indiquées en poids. EXEMPLE 1 On utilise un four du type représenté sur les figures 1 et 2 mais ayant trois électrodes espacées à la circonférence à 1200 les unes des autres, et pénétrant à l'intérieur du four en étant inclinées vers le bas, afin qu'elles forment un angle de 600 avec la paroi du four. Les bouts des électrodes se trouvent à environ 102 mm de la partie inférieure du creuset, et celui-ci a un diamètre de 229 mm. Des électrodes sont des tiges de graphite de 25,4mu de diamètre et de 61 cm de longueur initiale. Un trou de 1,59 mm de diamètre est percé suivant l'axe longitudinal de chaque électrode. Les électrodes sont placées dans le four afin que la longueur introduite puisse autre réglée et les extrémités supérieures sont reliées à une alimentation d'argon par l'intermédiaire de raccords convenables.La chambre de réaction a un diamètre interne de 7,6 cm et une hauteur de 61 cm, à l'endroit où l'extrémité du préchauffeur débouche dans la chambre de réaction. Un certain nombre de thermocouples est placé à l'intérieur de la paroi de la chambre, à une certaine distance le long de celle-ci. Le préchauffeur comprend essentiellement un cylindre d'acier de 6,3 cm de diamètre interne et 76 cm de longueur, incliné à 150 par rapport à l'horizontale. il est porté près de chaque extrémité par des supports de graphite qui permettent la rotation du cylindre autour de son axe. Le cylindre tourne avecune roue entratnée par une courroie qui est fixée radialement à l'extrémité supérieure. La charge est placée dans le préchauffeur par une trémie et un dispositif d'alimentation par vibration qui débouche à l'extrémité supérieure du préchauffeur. Une alimentation triphasée à 60 Hz est reliée aux électrodes- et l'argon est introduit dans les électrodes, le courant dans les orifices des électrodes étant réglé jusqu'à ce que l'arc étendu voulu soit stabilité à la longueur voulue. Dès que le four s'est stabilisé à la température voulue, l'introduction de la charge particulaire dans le préchauffeur commence. Cette charge comprend un mélange de poussières de gaz de carneau et de battitures, ayant la composition et la dimension indiquées dans la suite. Comme le mélange des battitures et de la poussière contient déjà suffisamment de carbone, comme indiqué dans la suite, formant un agent réducteur, aucune quantité supplémentaire de poudre de carbone n'est nécessaire. On fait réagir 56,8 kg de ce mélange d'oxydes formant des déchets pendant une période de 5 h. La quantité d'argon utilisée est de 425 1, dans les conditions normales. Comsosition du mélange de Classement (mm) poussière et de battitures Fe 50 % > 3,327 0,83 % CaO 3,5 % > 1,651 4,6 % MgO 2,23 % > 1,397 5,3 % MnO 1,25 % > 0,883 9,6 % Al2O3 0,08 % > 0,589 12,9 ,' > 0,417 18,6 % S-iO2 5,04 % > o,295 24,9 % > O,208 41,5 % C02 2,60 % > 0,104 49,7 % o0,074 55,9 46 C 12,62 % > 0,043 64,5 % S 0,21 96 Zn 0,45 % H2O 2,51 96 K20 0,20 56 Pb 0,04 96 humidité 12 96 Au cours de cet essai, on obtient 29,5 kg de fer ayant la composition suivante - carbone 4,03 % - silicium 2,5 '6 - soufre 0,029 % - manganèse 0,9 '6 - phosphore 0,06 % - cuivre 0,05 % EXEMPLE 2 On répète le procédé de exemple 1 mais avec une cha-rge de 15,9 kg de magnétite (un concentré provenant de cendres volantes)et 3,2 kg de coke concassé ayant une dimension particulaire inférieure à 0,539 mm.L'analyse de la magnétite et la composition du composé probable sont les suivantes Analyse de la magnétite Composition probable du composé - fer 57,4 % magnétite (Fe304) 79,3 % silice 10,3 silice 10,3 aluminium 3,0 alumine 5,7 soufre 0,21 carbone 0,26 carbone 0,26 bioxyde de titane 0,38 titane 0,20 sulfate de potassium 0,29 potassium 0,13 sulfate de sodium 0,28 sodium 0,09 sulfate de manganèse 0,03 magnésium 0,07 sulfate de magnésium 0,35 manganèse 0,02 oxyde de nickel 0,08 nickel 0,02 oxyde de calcium 0,01 calcium 0,01 96,98 % On obtient ainsi 7,7 kg de fer contenant - carbone 3,42 '6 - silicium 3,46 % - manganèse 0,093 46 - soufre 0,17 - phosphore 0,033 - cuivre 0,039 - zinc 0,023 - plomb 0,072 - étain 10 ppm EXEMPLE 3 On répète le procédé de l'exemple 2 avec 74,9 kg d'un concentré d'ilménite et 10,4 kg de coke concassé de dimension inférieure à 3g microns. On obtient 21,3 kg de fer et 48,8 kg d'un laitier titanifère. Les compositions de l'ilménite et des produits sont les suivantes concentré d'ilménite : Fe = 36,0, TiO2 = 26,0, Si02 = 15,5 laitier : Fe = 12,75, TiO2 = 40,0, SiO2 = 25,5 fer produit :C = ?,84, Si = 2,2 Cu = 0,165, S = 0,14, Ti = 0,11 Pb = 0,1, Mn = 0,093, P = 0,044 Zn = 0,024, Sn = 0,002 EXEMPLE 4 On répète le procédé de l'exemple 2 avec un mélange de 2,95 kg de chromite et 0,45 kg de graphite en poudre, avec une injection d'oxyde de carbone de 142 l/h. On obtient 1,36 kg d'alliage ferrochrome contenant, en plus du fer, 20 % de Cr, 3,3 46 de C, 236 ppm d'oxygène et 28 ppm d'azote. EXEMPLE 5 On répète le procédé de l'exemple 1, un certain nombre de fois, avec des résultats analogues, en utilisant, à la place de magnétite, un poids équivalent de matières finement divisées formées par des fines de minerai à base de magnétite, des fines de minerai à base d'hématite et des fines de minerai à base de latérite. EXEMPLE 6 On répète le procédé de l'exemple 1 un certain nombre de fois avec des résultats satisfaisants en utilisant à la place de l'argon une quantité sensiblement équivalente d'azote, d'hélium, d'oxyde de carbone ou de méthane. Les exemples qui précèdent montrent comment les réactions de divers types peuvent être mises en oeuvre avec diverses variantes de minerai ou de composés de départ, avec des réactifs ou agents modificateurs associés étant ajoutés au minerai, etc., sous forme d'une matière particulaire. Les réactifs peuvent être aussi introduits en différents points de la chambre de réaction, par exemple sous forme de gaz ou de liquides réactifs vaporisés aux températures de la chambre de réaction. Ces réactifs peuvent autre utilisés pour la mise en oeuvre de réactions voulues avec la matière particulaire lors du contact dans la chambre de réaction. il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Four destiné au traitement thermique d'une matière particulaire, caractérisé en ce qu'il comprend un récipient revêtu d'un réfractaire et ayant au moins un orifice destiné à loger au moins une électrode pénétrant à l'intérieur du récipient qui a un creuset destiné à recevoir la matière traitée, un dispositif d'évacuation de la matière traitée du creuset et un orifice formé dans la région supérieure du récipient, une chambre de réaction.s'élevant à partir du récipient et ayant un passage sur sa longueur qui communique avec l'orifice de la région supérieure du récipient, la chambre de réaction étant destinée à introduire par orifice de la région supérieure-du récipient des particules tombant dans le passage, et à recevoir des gaz provenant du récipient, une ou plusieurs électrodes dont l'une au moins a un orifice axial sur au moins la plus grande partie de sa longueur, cet orifice communiquant avec l'intérieur du récipient, la dimension de l'orifice axial étant prédéterminée en fonction du débit et de la vitesse linéaire voulus pour le gaz, un dispositif d'introduction du gaz choisi dans l'orifice axial de l'6lectrode ou des électrodes afin que le gaz pénètre à l'intérieur du récipient, et une alimentation électrique reliée aux électrodes et destinée à transmettre suffisamment d'énergie pour qu'il se forme un arc étendu entre l'électrode et une ou plusieurs autres électrodes ou entre l'électrode et une charge placée dans le creuset du récipient, si bien que le débit du courant de gaz et la vitesse linéaire du gaz stabilisent l'arc étendu. 2. Four selon la revendication 1, caractérise en ce qu'il comprend un dispositif de réglage de la position de l'électrode ou des électrodes afin que l'arc soit allongé. 3. Four selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un préchauffeur qui communique avec ltextré- mité supérieure du passage de la chambre de réaction et qui est destiné à préchauffer une charge particulaire transmise à une/Pextriemrté du préchauffeur et à évacuer la charge particulaire préchauffée à l'autre extrémité, dans le passage de la chambre de réaction. 4. Four selon la revendication 3, caractérisé en ce que le pré chauffeur comporte une enveloppe cylindrique légèrement inclinée par rapport à l'horizontale et destinée à tourner autour de son axe longitudinal. 5. Procédé de fusion ou de réaction d'une charge particulaire, caractérisé en ce qu'il comprend le préchauffage de la charge -à une température d'au moins 6O00C, la mise de la charge préchauffée en contact intime à contre-courant avec des gaz chauds qui s'élèvent dans un passage vertical lorsque la charge préchauffée descend dans ce passage, si bien que la charge est encore chauffée par échange thermique avec le courant ascendant de gaz, la chute de la charge particulaire chauffée dans un arc électrique étendu et stabilisé, un gaz d'extension d'arc circulant dans l'arc après circulation dans l'une au moins des électrodes formant l'arc, et le rassemblement du produit fondu résultant au-dessous de l'arc étendu. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le préchauffage est réalisé à une température inférieure à celle à laquelle la matière particulaire stagglomère. 7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la charge particulaire est un minerai métallique. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la charge de minerai métallique est. mélangée à un agent réducteur solide. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'agent réducteur est du carbone sous forme finement divisée. 10. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le minerai métallique est un minerai de fer. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le minerai de fer est mélangé à du carbone sous forme finement divisée. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le gaz d'extension de l'arc est l'argon. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que le minerai de fer est choisi dans le groupe-qui comprend la magnétite, I.'hématite, la latérite et la chromite. 14. Procédé selon la revondication 11, caractérisé en ce que le gaz d'extension de l'arc est choisi dans le groupe qui comprend l'azote, l'hélium, l'oxyde de carbone et le méthane. 15. Four destiné au traitementthermique d'une matière particulaire, caractérisé en ce qu'il comprend un récipient re vwetu d'un réfractaire, ayant un ou plusieurs orifices destinés à recevoir une ou plusieurs électrodes pénétrant à l'intérieur du récipient, et comportant un creuset destiné à recevoir la matière traitée, un dispositif d'évacuation de cette matière, et un orifice placé à la région supérieure du récipient, une chambre de réaction s'élevant à partir du récipient et ayant un passage sur sa longueur, la chambre de réaction ayant une partie supérieure et une entrée dans cette partie supérieure, l'entrée étant destinée à transmettre la matière particulaire qui doit être traitée thermiquement dans ledit passage qui communique avec l'orifice de la région supérieure du récipient, et étant destinée à recevoir les gaz chauffés par les électrodes dans le récipient et qui s'élèvent dans le passage, à diriger ces gaz et la matière particulaire afin qu'ils échangent de la chaleur à contre-courant, et à transmettre la matière particulaire chauffée à l'orifice de la région supérieure du récipient, une ou plusieurs électrodes dont l'une au moins comporte un orifice axial placé sur la plus grande partie au moins de la longueur de l'électrode et communiquant avec l'intérieur du récipient, l'orifice axial ayant une dimension prédéterminée afin qu'un arc étendu et stabilisé soit formé compte tenu du débit et de la vitesse linéaire du gaz passant par l'orifice, un dispositif destiné à transmettre un gaz choisi à l'orifice axial de l'électrode ou des électrodes, de manière que le gaz pénètre à l'intérieur du récipient, et une alimentation électrique reliée à l'électro- de et destinée à transmettre suffisamment d'énergie pour qu'un arc étendu soit formé entre l'électrode et une ou plusieurs autres électrodes ou entre l'électrode et une charge placée dans le creuset du récipient, le gaz ayant un débit et une vitesse linéaire qui assurent la stabilisation de l'arc étendu. 16. Procédé de fusion )1 de réaction d'une charge particulaire dans un appareil qui comprend un récipient délimitant un creuset, et une chambre de réaction ayant un passage sensiblement vertical, partant du récipient, ledit procédé étant caractérisé en ce qutil comprend le préchauffage de la charge à une température d'au moins 6000C, le chauffage d'un gaz dans le récipient afin que le gaz chauffé s'élève à partir du récipient et circule dans le passage, alors que la charge préchauffée descend dans le passage Si bien qu'elle subit un traitement par échange thermique avec le courant ascendant de gaz, la formation d'un arc électrique à l'aide d'au moins une électrode, et l'extension et la stabilisation de l'arc par circulation de gaz dans un orifice de l'électrode formant l'arc, la charge particulaire chauffée tombant dans l'arc,- et le rassemblement du produit fondu résultant, au-dessous de l'arc étendu.