Brevet FR2431538A1 — publié le 19800215

La présente invention se rapporte à un procédé pour la récupération des scories de haut fourneau, ainsi qu'à une installation pour sa mise en oeuvre. Les scories métallurgiques produites au cours de la fabrication de la fonte au haut fourneau trouvent une utilisation normale dans la préparation de ciment dit "métallurgique", ainsi que comme composant dans certains types de fondations de routes. I1 semble toutefois que ces débouchés commencent à être et deviennent maintenant inférieurs aux quantités de scories offertes. Dans ces cas, le surplus important de scories non utilisées est en général mis au terril, solution qui présente, entre autres inconvénients, celui de nécessiter des dépenses en pure perte, puisque le matériau est considéré comme irrécupérable. Dans cette optique, ét c'est là objet de la présente invention, il est proposé par des additions judicieuses de modifier la composition desdites scories pour les transformer en une matière assez proche des ciments Portland et pouvant être utilisées comme tels. Grâce à ce procédé, on peut ainsi récupérer et utiliser lesdites scories précédemment inemployées et Jetées au terril. Le procédé, objet de la présente invention, est essentiellement caractérisé en ce que l'on introduit de la chaux fine dans la scorie liquide de haut fourneau, et en ce que l'on règle la composition du produit ainsi constitué pour qu'il se comporte comme un ciment Portland0 Suivant usinvention cet apport de chaux est effectué sur la scorie liquide ou à l1état ramoll, soit prélevée à la sortie du haut fourneau apres refroidissement éventuel, soit après un réchauffage approprié. Cette chaux peut etre introduite dans la scorie, à l'intervention de porteurs, tels que par exemple des scories de désulfuration à la chaux ou au carbure de cal cium ; l'avantage de l'utilisation de ces porteurs de chaux consiste en la récupération du fer métallique contenu dans lesdites scories de désulfuration, cette opération resultant d'un broyage et dune séparation magnétique des constituants de cette scorie. Il est à noter en outre que cette source de chaux est particulièrement bon marché. Une teneur finale en fer, comprise entre 2 ffi et 5 ffi dans le ciment Portland étant souhaitable, dans le cas où cette teneur n'est pas atteinte, on peut en effectuer un ajustement en ajoutant, à due concurrence, des poussières ferrifères, fumées rousses.... en même temps que la chaux. Au point de vue pratique, la réalisation de ce mélange peut, conformément au dispositif qui constitue également l'objet de la présente invention, s'effectuer à partir du haut fourneau; la scorie sortant du fourneau étant canalisée jusqu'à un bec de coulée permettant le déversement de la scorie dans un four rotatif disposé en contrebas du dit bec ; le four rotatif est par exemple pourvu d1un orifice d'entrée et d'un orifice de sortie et a son axe de rotation sensiblement horizontal et incliné faiblement vers son orifice de sortie ; le four comporte par ailleurs des moyens pour être porté à une température permettant la réaction de la chaux avec la scorie, de façon à ce qu l'intérieur de ce four, il se forme un clinker de ciment Portland. Suivant une première variante avantageuse de ce dispositif, l'apport de chaux au bain de scorie se fait par l'intermédiaire d'un brûleur, par exemple comportant à cet effet deux conduits coaxiaux : le conduit central servant à injecter dans la scorie un gaz riche en oxygène, pouvant être de l'oxygène pur, le conduit extérieur servant à l'apport du gaz combustible nécessaire. La chaux sous forme finement divisée est mise en suspension, de préférence dans le combustible injecté, elle est ainsi mise en contact avec la scorie liquide. Dans le cas où le gaz contenant de l'oxygène est de l'airs celui-ci peut etre préchauffé, de même que la chaux. -Par--ailleurs, il est favorable à l'accélération des réactions de combustible de ménager une petite chambre à-lsextrémité coté sortie du brûleur. A cet effet, le tube intérieur du brûleur se termine un peu en retrait (moins de 8 mm) du tube extérieur. La paroi intérieure du tube extérieur constituant le brûleur est avantageusement prémunie, sur une longueur inférieure à 20 mm à partir de son extrémité de sortie, contre ltabraslon, grâce au fait qu'elle est revêtue ou constituée d'un réfraetaire, par exemple électro-fondu, et dans ce cas, de préférence en CaO. Cette protection est particulièrement intéressante quand les matières solides à injecter dans la scorie sont en suspension dans le gaz combustible traversant le brûleur dans espace compris entre le tube intérieur et le tube extérieur. Suivant une autre variante avantageuse du dispositif ci dessus, le brûleur servant à l'apport de chaux peut être placé à l'extrémité d'une lance appropriée, géné- ralement refroidie à l'eau et disposée au voisinage du bec de coulée de la scorie, de manière à projeter ladite chaux à la sortie du bec dans le jet de scorie pendant la sortie de la scorie hors du haut fourneau. EXEMPLE : L'exemple ci-après montre comment on peut appliquer le procédé faisant l'objet de la présente invention. A la sortie d'un haut fourneau, un laitier de départ présente la composition suivante, donnée pour 1000 kg de laitier SiO2 35 % 350 kg A1203 14 % 140 kg CaO 45 % 450 kg MgO 3 % 30 kg FeO 1,5 % 15 kg MnO 1 % 10 kg S 0,5 % 5 kg 100 % 1000 kg A ce laitier, on a ajouté, conformément au procédé de l'invention : a) 850 kg de chaux finement divisée, contenant - 92 % de CaO soit 78 kg - 1,5 % de SiO2 soit 13 kg - le solde = perte en feu O kg b) - 40 kg de fumées rousses soit 100 % Fe2O3 40 kg ou au total 833 kg On a ainsi obtenu 1833 kg d'un produit dont la composition est maintenant : SiO2 20 % Al2O3 7,6 % CaO 67 % MgO 1,6 % Fe2O3 3 % MnO 0,5 % S 0,3 % et que l'on peut considérer comme comparable à celle des ciments Portland qui est la suivante SiO2 19 à 25 % Al2O3 3 à 8 % CaO 62 à 67 % MgO 0,5 à 2 % Fe2O3 2 à 5 % REVENDICATIONS 10/ Procédé pour la récupération de scorie de haut fourneau, c a r a c t é r i s é en ce qu'on introduit dans de la scorie liquide ou ramollie de haut fourneau, de la chaux fine, et en ce que l'on régle la composition du produit ainsi constitué pour qu'il se comporte comme un ciment Portland. 2 / Procédé suivant la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce que la dite chaux est introduite dans la scorie à l'intervention de porteurs tels que par exemple des scories de désulfuration à la chaux ou au carbure de calcium. 30/ Procédé suivant lune ou l'autre des revendications 1 et 2 prises isolément, c a r a c t é r i s é en ce que, en même temps que la chaux, on introduit dans la scorie des éléments ferrifères, dans une proportion telle que la teneur finale en fer du produit ainsi obtenu, soit comprise entre 2 ss et 5 S 40/ Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3 prises isolément, c a r a c t é r i s é en ce que la chaux, les porteurs de chaux et/ou les éléments ferrifères sont introduits dans la scorie après mise en suspension dans un gaz. 50/ Procédé suivant la reveindication 4, c a r a c t é r i s é en ce que cette introduction est effectuée au moyen d'un brûleur alimenté d'une part, en comburant constitué par un gaz riche en oxygène, éventuellement de l'oxygène pur, et d'autre part, en gaz combustible tel que par exemple du gaz naturel, ltalimentation du brûleur en gaz comburant étant effectuée par sa partie centrale et son alimentation en gaz combustible étant effectuée périphériquement, autour du gaz comburant. 60/ Procédé suivant la revendication 5, c a r a c t é r i s é en ce que les matériaux pulvérulents sont injectés dans la scorie par mise en suspension dans le gaz combustible alimentant le brûleur. 70/ Procédé suivant lune ou l'autre des revendications 1 à 6, prises isolément, c a r a c t é r i s é en ce que l'on effectue un mélange des deux gaz légèrement en amont de l'orifice de sortie du bruleur. 80/ Procédé suivant lune ou l'autre des revendications 6 et 7, prises isolément, c a r a c t é r i s é en ce que > dans le cas où le gaz combustible est de l'air, celui-ci est préchauffé. 90/ Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 8, prises isolément, c a r a c t é r i s é en ce que l'introduction des éléments solides et gazeux repris auxdites revendications est effectuée dans le jet de la scorie sortie du haut fourneau. 100/ Installation pour la mise en oeuvre des procédés repris aux revendications 1 à 9, prises isolément, c a r a c t é r i s é e en ce quelle comporte - destiné à être disposé sous un bec de coulée, raccordé à l'orifice de sortie de la scorie d'un haut fourneau, un four rotatif pourvu par exemple d'un orifice d'entrée et d'un orifice dé sortie, ayant-son axe de rotation sensiblement horizontal et incliné faiblement vers son orifice de sortie, le dit four comportant par ailleurs des moyens pour être porté ss une température permettant la réaction de la chaux avec la scorie, de façon à ce qu'à l'intérieur de ce four, il se forme un clinker de ciment Portland. - éventuellement, un système de chauffage de la scorie avant son entrée dans le four rotatif, par exemple un brûleur - un dispositir d'apport d'éléments porteurs de chaux, - un dispositif d'apport d'éléments ferrifères. 110/ Installation suivant la revendication 10, c a r a c t é r i s é e en ce que le brûleur comporte deux tubes coaxiaux dont le tube intérieur sert au passage de gaz comburant et dont l'espace compris entre le tube extérieur et le tube intérieur sert à l'apport de gaz combustible. 120/ Installation suivant l'une ou l'autre des revendications 10 et 11, prises isolément, c a r a c t é r i s é, e en ce que le dispositif d'apport des éléments porteurs de chaux et/ou ferrifères est raccordé au brûleur, de préférence à la conduite véhiculant le combustible. 130/ Installation suivant l'une ou l'autre des revendications 10 à 12 prises isolément, c a r a c t é r i s é e en ce que la paroi intérieure du tube extérieur constituant le brûleur est prémunie, sur une longueur inférieure à 20 mm à partir de son extrémité de sortie, contre abrasion, grâce au fait quelle est revêtue ou constituée d'un réfractaire, par exemple électro-fondu et dans ce cas, de préférence en CaO. 140/ Installation suivant l'une ou l'autre des revendications 10 à 13, prises isolément, c a r a c t é r i s é e en ce que le tube intérieur qui constitue le bru leur se termine du côté de la sortie un peu en retrait du tube extérieur, retrait d'une longueur inférieure à 8 mm, de façon à ménager à son extrémite une petite chambre de combuslion.