Brevet FR2397373A1 — publié le 19790209

La présente invention a pour objet un procédé de traitement de scories métallurgiques selon lequel on provoque une expansion des scories par ajout d'un agent porophore aux scories en fusion en vue 10) de faciliter leur reprise à l'aide de pelle ou chargeur 20) de diminuer leur résistance au broyage. Les scories brutes métallurgiques sont généralement évacuées dans une fosse de refroidissement avant d'être transportées vers une installation de broyage ot elles sont réduites en poudre ou fragments permettant une utilisation ultérieure sous forme par exemple d'engrais agricoles pour les scories phosphoreuses, ou de charges d'appoint pour des installations d'agglomération dans le cas des scories à base de fonte hématite. Les laitiers ou scories métallurgiques présentent la plupart du temps une grande résistance au broyage.+Divers procédés connus ont été proposés pour diminer cette résistance au broyage des laitiers ou scories. Dans le brevet français 2.288.783 par exemple, on préconise d'injecter dans les laitiers ou scories, alors qu'ils se trouvent en fusion et avant leur refroidissement, des agents porophores qui libèrent des gaz facilitant la formation d'alvéoles dans les scories. Un tel procédé nécessite toutefois l'utilisation d'un dispositif d'injection des produits porophores dans le jet de laitier ainsi que la préparation ou l'achat de produits auxquels il faut conférer notamment une granulométrie, une composition, une humidité particulieres. Un tel procédé est ainsi relativement complique et coûteux a mettre en oeuvre. On a également proposé. dans le brevet français 1.489.000 d'utiliser comme agent porophore du poussier de charbon riche en matières volatiles. Le poussier de charbon doit étre introduit au sein même de la masse liquide constitué par le mélange laitier + fondant et le mode de mise en oeuvre d'un tel procédé qui nécessite une injection de matière dans la masse fondue est également compliqué. En outre, un tel procédé nécessite toujours l'adjonction d'un produit étranger à la fabrication même du laitier de haut fourneau ê traiter. La présente invention vise précisément à remedier aux inconvénients précites et à fournir un procédé de traitement de scories métallurgiques qui soit à la fois simple dans sa mise en oeuvre, grâce notamment à la suppression de dispositifs particuliers d'injections d'agents porophores tels que ceux nécessaires avec les procédés de l'art antérieur, et peu coûteux tout en restant particulièrement efficace. Ces buts sont atteints grâce à un procédé du type mentionné au début, dans lequel, conformément à l'invention, on dépose d'abord dans une fosse de traitement des poussières recupérées de gaz d'échappement de haut fourneau, on déverse sur les poussières sèches, des scories liquides qui réagissent avec les poussières et on laisse s'étaler ensuite les scories dans la fosse sous la forme dlune mince lame de matière en expansion, Ainsi, selon la présente invention, on utilise, pour créer une expansion des scories visant à faciliter leur broyage, un produit porophore, qui n'exige aucune préparation, qui est disponible à proximité immédiate de l'installation de production de scories et dont le coût est très réduit, voire nul, puisque c'est un produit généralement considéré comme un résidu. Par ailleurs, la mise en oeuvre du procédé ne nécessite aucune installation complexe pour 11 introduction de l'agent porophore et peut etre réalisée dans une fosse de refroidissement classique, de façon continue ou semi-contnue. Enfin, de façon inattendue, la composition et la granu lométrie des poussières de gaz de haut fourneau habituelles sont particulierement adaptées pour assurer la formation de pores à l'intêrieur du laitier en fusion et évitent ainsi la mise en oeuvre d'un traitement supplementaire des scories apres leur versement dans la fosse de refroidissement, par exemple au moyen d'un arrosage ou d'un stockage intermédiaire La possibilité d'évacuer directement les scories expansées vers un moulin à scories en vue du broyage dès que les scories expansées sont refroidies constitue un gain de manutention important. Selon une caractéristique particulière de l'invention, on déverse les poussières de gaz en tas ou en cordon dans une fraction seulement de la partie de la fosse dans laquelle peuvent s'étaler les scories liquides déversées, On utilise une proportion de poussière de gaz comprise entre environ 3 et 5 % du poids des scories à traiter. Les poussières de gaz de haut fourneau présentent un diamètre de particule inférieur à environ 1 mm. De façon plus particulière, au moins- 80 % des poussières de gaz de haut fourneau présentent un diamètre de particule compris entre environ 65 microns et 500 microns. Les poussières de gaz comprennent entre environ 7 et 35 % de fer et environ 6 et 30 % de carbone. Les poussières de gaz de haut fourneau utlisées peuvent présenter des compositions variées selon les types de fontes, d'aciers, ou de métaux traités dans les haut-fourneaux. De façon générale, les poussières de gaz d'un haut fourneau sont naturellement compatibles avec les scories issues du même type de haut fourneau et tendent à renforcer l'activité de ces scories. Ainsi, dans le cas de scories phosphoreuses par exemple, la concentration en anhydrique phosphorique et la solubilité citrique des scories traitées conformément à l'invention par les poussières de gaz de haut fourneau sont augmentées, ce qui donne une plus grande -valeur aux scories en tant qu'engrais, Selon un mode de réalisation du procédé selon l'invention, on réalise plusieurs opérations successives intermittentes de déversement de poussières et de scories dans la fosse de traitement avant d'évacuer la matière traitée, et on laisse refroidir la matitre traitée jusqu'à une température inférieure à environ 6000C entre deux opérations successives de déversement dans un même emplacement de la fosse de traitement. Selon un autre mode de réalisation du procédé selon l'invention, on déverse en continu avec un débit régulé des scories liquides dans une partie localisée de la fosse de traitement, des poussières de gaz déversées en continu dans la fosse sont entrainëes en continu vers la partie localisée de la fosse de traitement ot sont déversées sous forme de jet les scories liquides et les scories liquides déversées qui se mangent aux poussières de gaz et étalent sur une zone de travail sont elles-memes transportées vers une zone d'évacuation de la fosse de traitement. Dans tous les cas, il est avantageux que les scories fondues étalent sous-la forme d'une lame mince présentant une épaisseur comprise entre environ 2 et 6 cm D'autres caractéristiques et avantages de l'inyention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui fait suite de modes de réalisation de l'inyention, donnés uniquement à titre d'exemples, en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure l est une vue en coupe d'une fosse de traitement iLlustrant une première étape du procédé selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe de la fosse de la figure 1 illustrant une deuxième étape du procédé selon l'invention ;; - la figure 3 est une vue de dessus d'une fosse pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention - la figure 4 est une vue schématique en coupe d'une -installation pour la mise en oeuvre de façon continue du procédé selon 1 invention. Si l'on se reporte à la figure 1, on voit l'illustration d'une première étape du procédé selon l'invention, étape selon laquelle on dépose dans une fosse de traitement 1 des poussières 2 récupérées de gaz d'échappement de haut fourneau. Les poussières 2 sont séparées des gaz d'échappement des haut-fourneaux de façon classique à l'aide de pots à poussin res ou de cyclones. De telles poussières présentent une granulo métrite essentiellement inférieure ou égale à 1 mm et la majeure partie des particules ont un diamètre compris entre environ 65 microns et 500 microns, ce qui est particulièrement bien adapté aux buts du procédé selon la présente invention. Des exemples de granulométrie de poussieres de gaz de haut fourneau séparées dans un premier cas (a) par cyclone et dans un second cas (b) par pot à poussières et adaptées au présent procédé sont indiqués dans le tableau I ci-dessous. TABLEAU I en mm (a) cyclone (b) pot à poussières en % en t c 1 100 100 $ 0,5 97,9 96,4 a 0,250 82,7 71t4 > 0,124 46,8 21,4 G 0,063 13,8 1,8 les poussières 2 de gaz de -haut-fourneau peuvent inclure des éléments variés selon le type d'acier, de fonte, ou de métal traite.D'une manière générale, les poussières de gaz d'échappement de haut fourneau contiennent du carbone dans une proportion inférieure ou égale a environ 30 % et des constituants qui sont essentiellement du fer, de-la chaux et de la silice. Les autres constituants sont en proportion réduite. Les poussières, sèches, contiennent encore de l'eau de constitution et du gaz carbonique. A titre d'exemplé, le tableau II indique la composition de trois exemples de poussières de gaz de haut fourneau qui ont été-utilisées dans le cadre du procédé selon l'invention. TABLEAU II Fe CaO SiO2 C2 C02 MgO A103 P205 MnO H20 cônstitution 33,10 18,9 12 6,70 2,50 1,89 5,30 1,70 0,42 0,28 20,10 17,95 10,6 24,80 -- 1,63 3,75 1,55 0,448 7,60 18,40 9,75 30,6Q -- 1,57 3,95 1,40 0,425 Les poussières de gaz peuvent être déversées ou déposées par tout moyen appropriE par exemple en tas 2 (figures 1 et 3) ou encore en cordon, de préférence sur une fraction seulement de la fosse 1. La proportion de poussier de gaz utilisée est avantageusement comprise entre 3 et 5 % du poids des scories brutes à traiter.Ainsi, pour des versements successifs de scories liquides en cuves de 25 t on utilise des amas de poussières d'environ 1 t. Lorsque la poussière de gaz 2 a été étalée dans la fosse 1, on procède au déversement de la scorie liquide 3, qui vient d'être décrassée du four d'affinage, sur la poussière 2. Les scories liquides, qui sont à une température d'environ 15009C forment un jet de liquide qui est projet à partir d'une cuve telle que 4 sur l'amas correspondant de poussières 2 préalablement déposez dans la fosse 1 (figure 2). Des scories 3 déersées réagissent avec les poussières 2 et s'étalent en lame mince dans la fosse 1. Au moment du déversement des scories liquides, les particules de poussière de gaz sont entratnées par le liquide et réparties au sein de celui-ci. Le carbone contenu dans les poussières de gaz s'enflamme au contact des scories fondues et produit des dégagements de CO et ÇO2 tout en provoquant des réductions des oxydes métalliques contenus dans la masse en effervescence. La masse liquide de scories est par suite soumise à une expansion intense et homogène lorsqu'elle est étalée en couche mince dans la fosse et se refroidit, La vitesse de refroidissement dépend des dimensions de la fosse qui conduisent à des épaisseurs de couche de scories plus ou moins importantes. Une épaisseur de scorie comprise entre environ 2 et 6 cm est avantageuse en pratique et conduit à un refroidissement des scories traitées qui autorise la reprise du matériau de 2 à 8 heures auprès une coulée de scories liquides. Il est possible de réaliser plusieurs opérations successives intermittentes -de déversement de poussières 2 et de -scories liquides 3 dans une même zone de la fosse de traitement 1 avant d'évacuer la matière traitée. Pour cela, il convient simplement de laisser refroidir la matière traitée jusqu'à une température inférieure à environ 6OQQC avant de redéposer des poussières 2 de gaz car il convient d'éviter une inflammation du carbone contenu dans les poussières de gaz lors du dépot de celles-ci sur une couche de scories traitées en cours de refroidissement Après dépôt de nouveaux amas de poussières, les scories liquides peuvent de nouveau être versées sur lesdits amas pour constituer une nouvelle couche de matière en expansion. Le même processus peut entre renouvelé un grand nombre de fois. De façon avantageuse, la fosse de traitement 1 est divisée en plusieurs zones de travail, par exemple six zones référencées il à 16 (figure 3). Dans ce cas, les poussières de gaz 2 sont d'abord déposées dans une partie de chacune des diverses zones de travail 11 à 16 et on déverse ensuite de façon discontinue les scories fondues à traiter successivement dans chacune des diverses zones de travail dans la partie 2 munie de poussières. Les diyerses zones de tr atl 11 à16 peuvent être espacées les unes des autres de manière que les scories déversées sur les pous-sieres 2 d'une zone telle que par exemple 13 s'étalent sur toute la surface de cette zone de travail 13 sans parvenir jusqu'aux zones de travail voisines 12,14. Ainsi, il est possible de réaliser des couches de scories expansées de très faible épaisseur, par exemple environ 2 cm, qui refroidissent en un temps relativement court (par exemple de l'ordre de 2 à 3 heures) jusqu'à une température inférieure à environ 1500C, qui permet une évacuation de la matière traitée. Toutefois, les diverses zones de travail 11 à 16 peuvent également être contiguës et alignées. Dans ce cas, les scories liquides peuvent être déversées des cuves 4 représentées en pointillés sur la figure 2 successivement dans le temps selon l'ordre A-B-C-D-E-F- (figure 3), c'est-à-dire que les scories fondues à traiter sont déversées successivement sur des zones de travail non adjacentes. Un chevauchement des coulées dans différentes zones n'est alors pas gênant dans la mesure où un intervalle de temps suffisant s'est écoulé entredes déversementsde scories fondues sur deux zones voisines. Le procédé selon l'invention est utilisé de préférence avec des fosses de traitement 1, 1' jumelles jouxtant une voie d'accès 5 pour l'amenée des poussières et scories et munies de plans inclines 6 pour l'évacuation des scories expansées. Il est ainsi toujours possible d'utiliser une fosse, par exemple 1, en remplissage, pendant que le contenu de l'autre fosse 1' est évacué. Le procédé selon l'invention est également adapté pour un fonctionnement en continu. Selon ce mode de réalisation, représenté sur la figure 4, on déverse en continu des poussières de gaz dans une partie localisée de la fosse de traitement 101 à l'aide d'un distributeur et répartiteur 102 de poussières de gaz. Les poussieres de gaz sont déposées en amont d'un transporteur 100, par exemple du type à auges basculantes. On déverse de façon continue par un chenal de coulée basculant éventuellement vibrant, 103 avec un débit régulé des scories liquides provenant de cuves 104, dans une partie, localisée de la fosse de traitement 101 sur le transporteur 10O, en nval de la partie où les poussières sont déposées. Les poussières déversées en continu sur le trans porteur 100-sont entraînées vers la partie de la fosse de traitement où les scories liquides sont déversées sous forme de jet par lé chenal 103.Les scories liquides tombant sur les particules de poussière de gaz circulant sur le transporteur 100 sont alors étalées sur ce transporteur, vers l'aval tout en se melangeant aux poussières et constituent une lame mince de scories en expansion qui sont évacuées vers une goulotte de réception 106 munie d'un dispositif de démoulage forcé des auges du transporteur 100 lors du basculement de ces dernières. Les traitement conforme à l'invention permet d'obtenir des produits pour lesquels la vitesse de broyage est plus élevée que pour des produits non traités et l'usure du broyeur èst fortement diminuée. Bien entendu, diverses modifications et/ou adjonctions peuvent être effectuées par l'homme de l'art aux procédés qui viennent d'être cités, uniquement à titre d'exemple non limitatif, sans sortir du cadre de protection de l'invention. R E V E N D I C A T I O N.S 1. Procédé de traitement de scories métallurgiques, selon lequel on provoque une expansion des scories par ajout d'un agent porophore aux scories en fusion en vue de diminuer leur résistance au broyage, caractérisé en ce que l'on dépose d'abord dans une fosse de traitement des poussières récupérées de gaz d'échappement dehaut fourneau, en ce que l'on déverse sur les poussières sèches, des scories liquides qui réagissent avec les poussières et en ce que l'on laisse s'étaler ensuite les scories dans la fosse sous la forme d'une mince lame de matière en expansion. 2. Procédé de traitement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on déverse les poussières de gaz en tas ou en cordon dans une fraction seulement de la partie de la fosse dans laquelle peuvent s'étaler les scories liquides déversées. 3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ee que l'on utilise une proportion de poussière de gaz comprise entre environ 3 et 5 t du poids des scories à traiter. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les poussières de gaz de haut fourneau présentent un diamètre de particule inférieur à environ 1 mm. 5. Procédez selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'au moins 80 % des poussières de gaz de haut fourneau présen tent un diamètre de particule compris entre environ 65 microns et 500 microns. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lespoussières de gaz comprennent entre environ 7 et 35 8 de er et entre environ 6 et 30 % de carbone. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'on réalise plusieurs opérations successives intermittentes de déversement de poussières et de scories dans la fosse de traitement avant d'évacuer la matière traitée, et en ce que l'on laisse refroidir la matière traitée jusqu'à une température inférieure à environ 6000C entre deux opérations successives de déversement dans un même emplacement de la fosse de traitement. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'on divise la fosse de traitement en plusieurs zones de travail, en ce que l'on dépose d'abord des poussières de gaz dans une partie de chacune des diverses zones de travail, et en ce que l'on déverse ensuite de façon discontinue les scories fondues à traiter successivement dans chacune des diverses zones de travail dans la partie munie de poussières. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les diverses zones de travail sont espacées les unes des autres de manière que les scories déversées sur les poussières dune zone s'étalent sur toute la zone de travail sans parvenir jusqu'aux zones de travail voisines. 10. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les diverses zones de travail sont contiguës et alignées, et en ce que les scories fondues à traiter sont déversées successivement sur des zones de travail non adjacentes. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'on déverse en continu des poussières de gaz dans une partie localise dans la fosse de traitement, en ce que l'on déverse en continu avec un débit régulé des scories liquides dans une partie localisée de la fosse de traitement, en ce que les poussières de gaz déversées en continu dans la fosse sont entrarnées en continu vers la partie localisée de la fosse de traitement où sont déversées sous forme de jet les scories liquides et en ce que les scories liquides déversées, mélangées aux poussières de gaz et étalées sur une zone de travail sont elles-mEmes transportées vers une zone d'évacuation de la fosse de traitement. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les scories fondues s'étalent sous la forme dtune lame présentant une épaisseur comprise entre environ 2 et 6 cm, 13. Scories d'aciérie expansées obtenues selon l'une quelconque des revendications I à 12.