Brevet FR2444720A1 — publié le 19800718

L'invention a pour objet un procédé d'utilisation des gaz aspirés dans une installation d'agglomération de minerais sur une chaine sans fin et les installations perfectionnées pour la mise en oeuvre du procédé. L'agglomération de minerais sur chaine est un procédé bien connu. I1 permet de transformer le minerai fin en un produit aggloméré, poreux et solide, capable d'être manipulé, chargé et réduit dans un appareil de réduction des oxydes métalliques, tel que le haut fourneau pour les minerais de fer. Ce produit aggloméré améliore la productivité, le rendement chimique et la régularité de marche de l'appareil de réduction. Le mélange frais, composé de minerais métalliques, d'additions fondantes siliceuses ou calcaires, et de déchets divers de récupérations métalliques ou non, est mélangé intimement à la quantité de combustible nécessaire à l'opération d'agglomération et humidifié afin d'obtenir un mélange final aussi perméable que possible. Le mélange final est déposé en une couche régulière, d'épaisseur plus ou moins forte selon les cas et dénommée "gâteau", sur une grille formant une chaine sansfin dont la partie supérieure se déplace au-dessus d'une série de caissons aspirants. Le gâteau déposé par une trémie en amont de la chaine passe d'abord sous une hotte d'allumage dont la température, réglée à un niveau suffisant, et les fumées peu oxydantes permettent de n'allumer, à sa partie supérieure, qu'une très mince pellicule de mélange. Grâce à la dépression, de l'ordre de ioeo à 2000 mmCE, créée sous la chaine par les caissons aspirants reliés à un ou plusieurs ventilateurs, l'air ambiant est forcé de haut en bas à travers l'épaisseur du gâteau. Ltair sans cesse renouvelé, entretient alors la combustion amorcée sous la hotte dtallumage, La mince pellicule, dénommée "Front de Flamme", produit alors une zone réactionnelle qui se déplace lentement de haut en bas au fur et à mesure que le combustible solide se consume. Au cours de ce déplacement les différents constituants du mélange sont séchés, déshydratés, décarbonatés, désulfurés, préréduits. Les produits de ces réactions fusionnent et forment ltaggloméré primaire lorsqu'ils traversent le front de flamme. L'aggloméré primaire est ensuite réoxydé au contact de l'air de renouvellement. Lorsque le front de flamme a traversé completement le gâteau l'opération de cuisson est terminée. La température moyenne du gâteau, qui dépend de celle du front de flamme, est de l'ordre de 500 à 8000C à ce moment. Dans les installations classiques, l'aggloméré est déchargé en bout de chaine après la cuisson, criblé à chaud et refroidi sur un refroidisseur. Le refroidissement est obtenu en soufflant de l'air froid à travers la couche étalée régulièrement sur la grille du refroidisseur. L'air froid s'échauffe au contact de l'aggloméré chaud et est rejeté à l'atmosphère. Dans le brevet franchais 2.053.695, il a été proposé de refroidir l'aggloméré après cuisson sur la chatne elle-même. Plusieurs installations appliquant cette technique ont été réalisées. La chaine est alors allongée de la longueur nécessaire au refroidissement. La dépression sous chaine dans cette partie est environ de 500 à 800 u. de CE. Ce procédé évite les inconvénients inhérents au déchargement et au criblage du gâteau à haute température et au dégagement important de poussières qui en résulte. I1 permet d'obtenir un produit de meilleure qualité grâce à l'achèvement complet du processus thermochimique d'agglomération, et avec des frais d'entretien nettement plus faibles que ceux des installations conventionnelles. Dans la presque totalité des installations, les fumées de l'agglomération et l'air chaud de refroidissement sont rejetés à l'atmosphère. Elles entrainent, outre les calories dégagées par le processus, des poussières et des matières volatiles nocives : oxyde de carbone, anhydride sulfureux et sulfurique, fluor, oxyde d'azote, vapeur d'hydrocarbure condensable, etc Les fumées de cuisson sont dépoussièrées généralement dans des électrofiltres, compte tenu de leur température. L'air de refroidissement est rejeté à l'extérieur, généralement sans dépoussièrage préalable dans les installations qui comportent un refroidissoir séparé, et à travers des multicyclones dans les installations à refroidissement sur channe. Pour diminuer la pollution, des systèmes de recyclage des fumées ont été proposés et réalisés dans certaines installations. De même des recyclages de l'air sortant des refroidissoirs ont été essayés pour récupérer une partie des calories qui, autrement sont perdues et envoyées dans l'atmosphère. Mais jusqu'à présent, on n'avait pas exploité toutes les possibilités d'utilisation des gaz aspirés dans les installations effectuant le refroidissement sur la chaîne. L'invention a pour objet un nouveau procédé d'utilisation des gaz de cuisson et de refroidissement permettant, par un système élaboré de recyclage non seulement de récupérer une partie importante des calories dégagées au cours du processus mais également de diminuer sensiblement le volume des fumées, des fluides de refroidissement et des sous-produits rejetés à l'extérieur, diminuant ainsi la pollution. Comme on l'a indiqué plus haut, la zone de cuisson correspond à l'avancement dans l'épaisseur du gâteau d'un front de flamme qui se déplace lentement de haut en bas. La composition et la température des fumées et des gaz aspirés dans les caissons dépendent de l'avancement du processus de cuisson ou de refroidissement. C'est pourquoi il est intéressant de relier à des conduites communes les caissons consécutifs correspondant à des conditions sensiblement équivalentes de fanon à former des groupes de caissons correspondant à différentes zones successives de la chaine. Cl est ainsi que la zone de cuisson peut être divisée en deux parties successives. Dans la première partie de la chaine, après l'allumage du mélange, le front de flamme se trouve à la partie supérieure du gâteau qui est humide. La vapeur d'eau qui se produit alors dans la partie chaude se condense lorsque, entrainée avec les fumées aspirées vers le bas, elle rencontre la partie encore froide du gâteau. I1 se forme ainsi, sous le "front de flamme", un "front d'eau" qui ne disparatt que lorsque le processus est suffisamment avancé. La perméabilité du gâteau, la température et la composition des fumées varient beaucoup à ce moment. La première partie de la zone de cuisson sera donc celle où existe le front d'eau et elle stétendra jusqu'au moment où l'on peut considérér que toute l'eau est éliminée, c'est à dire, en moyenne, sur 60 à 70 % de la longueur de la zone de cuisson allant du point de chargement jusqu'au point de cuisson où le front de flamme atteint la chaîne. La deuxième partie de la zone de cuisson comprise entre le point où le front d'eau disparaît et celui où le front de flamme atteint la grille correspond par conséquent à 30 à 40 % de la longueur de la zone de cuisson. Selon l'invention, la zone de refroidissement est divisée en au moins deux parties successives et les gaz aspirés à travers la première partie de la zone de cuisson sont recyclés, après élimination des poussières et des condensats, pour servir du refroidissement de la dernière partie de la zone de refroidissement. La première partie de la zone de refroidissement est celle qui suit immédiatement la fin de la cuisson et s'étend sur environ 40 à 60 % de la longueur de la zone de refroidissement, c'est à dire de la longueur de chaîne allant depuis la fin de la zone de cuisson jusqu'au déchargement. Dans cette zone, le gâteau se trouve à une température moyenne de l'ordre de 500 à 8000 et l'air de refroidissement aspiré sous la chaine est très chaud puisqu'il peut atteindre une température de 350 à 4000 en moyenne. La dernière partie de la zone de refroidissement est celle où se termine le refroidissement. Dans cette zone, la partie supérieure du gâteau est déjà complètement froide et l'on sait que la longueur de refrmidissement est suf dé- fisante pour que, à l'extrémité de chargement, la partie inférieure du g teau soit suffisamment refroidie pour que l'aggloméré déchargé puisse être transporté sans risque sur des convoyeurs à bande. Dans cette deuxième partie de la zone de refroidissement, l'air aspiré sort à une température de 150 à 2000 compte tenu du fait que la grille elle-même est encofe à cette température. On constate que les fumées aspirées dans la première partie de la zone de cuisson sont à une température moyenne inférieure à 900. D'autre part, elles sont assez humides et certaines matières volatiles à point de rosée élevé peuvent déjà se condenser. De plus, lors des démarrages de l'installation, les fumées sont à une température encore plus basse et sont nettement saturées d'eau. En revanche, les fumées aspirées dans la deuxième partie de la zone de cuisson sont beaucoup plus chaudes puisque leur température est de l'ordre de 3500 et elles comprennent la plus grande partie des matières volatiles sulfureuses et sulfuriques. Ce sont essentiellement ces fumées qui sont justiciables d'un traitement ultérieur éventuel en plus du dépoussièrage qui est généralement réalisé dans des électrofiltres. Selon l'invention, au lieu de mélanger les fumées des deux parties de la zone de cuisson, on utilise les fumées aspirées dans la première partie pour les envoyer sur la dernière partie de la chaîne, conté déchargement, après les avoir fait passer dans un cyclone placé en amont du ventilateur de transfert. En effet, la température des fumées aspirées dans cette première partie de la zone de cuisson est inférieure généralement à 900 et ces fumées peuvent donc être utilisées pour achever le refroidissement du gâteau. Certes, on a vu que, dans la dernière partie de refroidissement, la partie supérieure du gâteau était déjà froide. Dans l'invention, cette partie sera donc réchauffée par les fumées qui sont évidemment plus chaudes que l'air aspiré dans les procédés classiques. I1 en résultera donc simplement un refroidissement des fumées avant leur arrivée dans la partie chaude du gâteau et la témpérature finale de la partie inférieure ne sera pas modifiée, le gâteau ayant seulement à son dé chaud gement une température un peu plus homogène. Comme on l'a indiqué, les fumées aspirées dans la deuxième partie de la zone de cuisson sont plus chaudes puisque leur température varie de 300 à 3500, et plus poussièreuses. Elles contiennent la presque totalité des matières volatiles nocives et devront par conséquent être traitées d'abord dans un dépoussièreur qui sera généralement un électrofiltre puis éventuellement désulfurées. Elles sont ensuite rejetées à l'atmosphère mais, grâce au recyclage des fumées aspirées dans la première partie de cuisson, leur volume sera environ la moitié du volume total des fumées produites par la cuisson et ce traitement sera donc fait à un coût minimum. De plus, en recyclant les fumées de la première partie de cuisson, humides et relativement froides, on évite les inconvénients qu'elles présentent pour les dépoussièreurs électrostatiques lorsqu'elles atteignent leur point de rosée. L'air chaud provenant de la troisième zone c'est-à-dire de la première partie de la zone de refroidissement est à une température d'environ 3500. il est intéressant de récupérer ces calories et l'air aspiré dans cette première partie de refroidissement sera donc utilisé comme air de combustion pour la hotte d'allumage et, éventuellement, pour la hotte de traitement thermique si l'on juge utile d'en installer une. Le complément éventuel sera envoyé sur la chaine, au-dessus de la zone de cuisson. Le volume d'air chaud utilisé est important et toutes les calories ainsi amenées sur la chaine permettront d'économiser une quantité de combustible solide en proportion avec le volume d'air recyclé. On peut ainsi économiser 10 à 12 % du combustible solide. L'invention sera mieux comprise en se référant à la figure annexée qui représente une installation perfectionnée pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Sur la figure, on a représenté schématiquement une grille d'agglomération en forme de chaine sans fin 1 dont la partie supérieure se déplace au-dessus d'une série de caissons consécutifs 2 reliés à des ventilateurs aspirants. A l'amont de la chaîne, c'est-à-dire sur la gauche de la figure, est placée une trémie 3 qui déverse sur la chaine le mélange de minerai et de combus tible formant le "gâteau". Ce gâteau passe tout d'abord sous une hotte d'allumage 4 dans laquelle sont placés des brûleurs puis, éventuellement, sous une hotte de traitement thermique 41. La zone de combustion ainsi allumée se déplace de haut en bas à l'intérieur du gâteau le long d'une partie de la chaîne se terminant à l'endroit où la zone de combustion atteint la grille et qui constitue la zone de cuisson A. Dans de nombreuses installations, la chaîne est arrêtée à l'aval du point de cuisson C. Cependant, selon une disposition déjà connue, la chaîne représentée sur la figure se prolonge au-delà du point de cuisson de fanon à former une zone de refroidissement B à la fin de laquelle la partie inférieure du gâteau est suffisamment refroidie pour être déchargée sur des convoyeurs à bande. Comme on l'areprésenté sur la figure, les gaines 20 d'aspiration des caissons 2 sont reliées à des conduites communes de telle sorte que les caissons forment un certain nombre de groupes correspondant à des zones successive: de la chaîne. Ainsi, les premiers caissons de cuisson allant jusqu'à un point D à partir duquel toute l'eau a été éliminée sont reliés par une conduite commune 5 à une gaine unique 51 reliée au ventilateur aspirant 52 par l'intermédiaire d'un cyclone 53. Le point D partage ainsi la zone de cuisson A en deux parties Al et A2. Les caissons compris entre les points D et C et correspondant à la deuxième partie A2 de la zone de cuisson sont reliés par l'intermédiaire d'une conduite 6 à une gaine 61 qui alimente le ventilateur aspirant 62 en passant par un électrofiltre 63. De la meme fanon, on définit sur la zone de refroidissement deux parties B1 et B2 de part et d'autre d'un point E. Les caissons compris entre les points C et E correspondent à une première partie B1 de la zone de refroidissement pour laquelle les gaz aspirés dans une conduite unique 7 reliée au ventilateur aspirant 72 par une gaine 71 ont une température moyenne comprise entre 300 et 3500. Sur la conduite 71 est placé un cyclone de dépoussièrage 73. Les caissons placés à l'aval du point E et constituant la deuxième partie B2 de la zone de refroidissement sont reliés par une conduite unique 8 à une gaine 81 dans laquelle la température moyenne est inférieure à 2000. La gaine 81 est reliée à un ventilateur aspirant 82 par l'intermédiaire d'un cyclone de dépoussièrage 83. Selon l'invention, les fumées aspirées dans la première partie A1 de la zone de cuisson et qui sont à une température de l'ordre de 900 dans la gaine 51 servent à refroidir la dernière partie D2 de la zone de refroidissement. A cet effet, le ventilateur aspirant 52 débouche dans une gaine de recyclage 54 qui conduit les gaz aspirés dans une hotte 44 surmontant les derniers caissons de refroidissement. Ces fumées sont humides et se condensent dans la gaine 51 et dans le cyclone 53. Du fait de la basse température des fumées aspirées dans cette zone, l'anhydride sulfureux qu'elles peuvent contenir reste condensé. Les parois du cyclone 53 sont lavées en permanence par ruissellement d'eau et l'eau recueillie à la base est évacuée dans une cuve de décantation 50. Selon une autre caractéristique de l'invention, cette eau de lavage des condensats peut recevoir une utilisation intéressante. En effet, tout d'abord, la base de la cuve de décantation 50 est reliée par une pompe 55 à une conduite bout leur permettant d'envoyer une partie de l'eau ainsi recueillie vers le mélangeur/qui prépare le mélange à agglomérer. D'autre part le niveau d'eau dans la cuve de décantation 50 est maintenu constant par une arrive d'eau fraiche 56 et l'eau décantée recueillie dans une cuve 57 est recyclée par un circuit 58 pour alimenter des buses de pulvérisa tion placées juste en aval de la zone D1, ctest-à-dire à à un endroit où la par- tie supérieure du gâteau est déjà refroidie. Selon une disposition faisant l'ob- jet du brevet français 2.193.881 cette pulvérisation d'eau permet d'accélérer le refroidissement de l'aggloméré et par conséquent de diminuer la longueur de la zone de refroidissement. L'air aspiré par les caissons de la zone B2 est refoulé par le ventilateur 82 dans une cheminée 84. L'air plus chaud aspiré dans les caissons de la première partie B1 de la zone de refroidissement est refoulé par le ventilateur 72 et une conduite de recyclage 74 dans la première partie de la zone de cuisson. A cet effet, la conduite 74 alimente essentiellement la hotte d'allumage 4, la hotte de traitement thermique et, si le débit est suffisant, une hotte 42 recouvrant le reste de la zone Al et éventuellement une partie de la zone A2. -Les fumées de la zone A2 qui sont à une température de 3500 environ et contiennent la presque totalité des matières volatiles nocives, passent par l'électrofiltre 63 et sont rejetées à l'atmosphère par le ventilateur 62 les refoulant dans une cheminée 64. Du fait de la réduction du volume des fumées ainsi rejetées, le traitement de dépoussièrage est fait à un coût minimum et est plus efficace grâce à la température élevée des fumées. Le système de recyclage complet qui vient d'être décrit permet ainsi de réduire le volume des rejets de l'installation dans une proportion de l'ordre de 50 à 60 %. De plus, par une meilleure utilisation des calories la quantité de combustible solide utilisée peut être réduite de 10 à 12 %. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux détails du mode de realisation qui n'a été décrit qu'à titre d'exemple. C'est ainsi que les dispositions représentées schématiquement sur la figure pourraient évidemment être modifiées. Les conduites 5, 6, 7, 8 d'aspiration des gaz produits dans les différen âtre tes zones pourraient par exemple/constituées par des tranchons successifs d'une conduite unique dans laquelle seraient placées des cloisons d'obturation. Le cas échéant, on pourrait modifier la position de ces cloisons de façon à régler les longueurs reltives des différentes zones en fonction des conditions d'exploitation observées. D'autre part, les dispositifs d'épuration des fumées n'ont été cités qutà titre d'exemple et pourraient être remplacés par des dispositifs équivalents. REVENDIC ATIONS 1.- Procédé d'utilisation des gaz aspirés dans une installation d'agglomération de minerai sur une chaîne sans fin dont la partie supérieure se déplace au-dessus d'une série de caissons aspirants et comprend, dans le sens de déplacement de la chaîne, une zone de chargement d'un mélange de minerai et de combustible, une zone de cuisson et une zone de refroidissement, la zone de cuis seconde son comportant une première partie d'élimination de l'eau et unetartied'achève- ment de la cuisson, caractérisé par le fait que la zone de refroidissement est divisée en au moins deux parties successives et que les gaz aspirés à travers la première partie de la zone de cuisson sont recyclés après élimination des poussières et condensats pour servir au refroidissement de la dernière partie de la zone de refroidissement. 2.- Procédé d'tilisation des gaz selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la première partie de la zone de cuisson s'étend sur une longueur de la chaîne telle que les gaz aspirés dans cette zone et recyclés, sont à une température moyenne de l'ordre de 900. 3.- Procédé d'utilisation des gaz d'agglomération selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, les poussières et les parties condensables étant éliminées des gaz aspirés dans un cyclone dont les parois sont lavées à l'eau, on récupère cette eau de lavage à la base du cyclone et on utilise une partie de cette eau, après décantation, pour arroser la partie supérieure du gateau dans un secteur de la chaine placé à l'amont de la dernière zone de refroidissement. 4.- Procédé d'utilisation des gaz d'agglomération selon la revendication 2, caractérisé par le fait que, le premier groupe de caissons de refroidissement ayant une longueur telle que la température moyenne des gaz aspirés est de l'ordre de 3000 à 3500, lesdits gaz sont recyclés dans une hotte surmontant au moins le début de la première partie de la zone de cuisson. 5.- Procédé d'utilisation des gaz d'agglomération selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les gaz renvoyés à l'atmosphère sont constitués uniquement des gaz aspirés dans la seconde zone de cuisson, qui sont évacués après passage dans un dépoussièreur électrostatique, et des gaz aspirés dans la deuxième partie de la zone de refroidissement, qui sont évacués après passage dans un dépoussiereur à cyclone. 6.- Installation perfectionnée d'agglomération d'un mélange de minerai et de combustible sur une chaine sans fin dont la partie supérieure se déplace au-dessus dtune série de caissons aspirants et compnnd, dans le sens de déplacement de la chaîne, une zone de chargement, une zone de poisson comportant une première partie d'élimination de l'eau et une deuxième partie d'achèvement de la cuisson, et une zone de refroidissement du minerai aggloméré avant son dé- chargement en bout de chaîne, les caissons étant reliés par groupes à des conduites d'aspiration communes définissant des parties successives de la chaîne, caractérisée par le fait que les caissons de refroidissement sont répartis en au moins deux groupes correspondant à des parties consécutives de la zone de refroidissement, de longueur telle que les gaz aspirés dans la dernière partie aient une température moyenne de l'ordre de 2000 et que le groupe de caissons correspondant à la première partie de la zone de cuisson est relié, par un circuit de recyclage des gaz aspirés, à une hotte recouvrant la dernière partie de la zone de refroidissement. 7.- Installation d'agglomération selon la revendication 6, caractérisée par le fait que le circuit d'aspiration du premier groupe de caissons de cuisson comprend, en amont du ventilateur aspirant, au moins un cyclone de dépoussièrage des gaz aspirés et d'élimination après condensation des liquides contenus dans lesdits gaz. 8.- Installation d'agglomération selon la revendication 7, caractérisée par le fait que les parois du cyclone sont lavées par ruissellement d'eau et que l'installation comporte une cuve de récupération et de décantation de l'eau de lavage reliée par un circuit de recyclage à des moyens d'aspersion d'une partie de l'eau ainsi récupérée sur un secteur de la chaine placé en amont de la dernière partie de la zone de refroidissement. 9.- Installation d'agglomération selon la revendication 6, caractérisée par le fait que la première partie de la zone de cuisson représente 60 à 70 Z de ladite zone et que la première partie de la zone de refroidissement représente 40 à 60 7. de ladite zone. 10.- Installation d'agglomération selon la revendication 8, caractérisée par le fait que la partie restante de l'eau de lavage du cyclone récupérée est recyclée vers une installation de préparation du mélange à agglomérer.