Brevet FR2446265A1 — publié le 19800808

La présente invention concerne les installations pour la transformation et l'évacuation des laitiers se formant dans les fours et les unités de fusion, et a notamment pour objet une installation pour la granulation des laitiers ou scories en fusion. L'invention peut btre appliquée avec une efficacité maximale, aussi bien à la transformation des laitiers partiellement figés, transportés dans des poches audelà des limites des ateliers de fusion, qu'à la transformation des laitiers directement auprès des hauts fourneaux et des unités d'aciérie (par exemple des convertisseurs), ou bien dans les aciéries. Actuellement les installations les plus répandues pour la fabrication du laitier granulé sont celles comprenant un bassin de déversement, une lance à eau avec un chenal et une aire découverte pour l'emmagasinage du laitier granulé (voir, par exemple, le certificat d'auteur d'invention d'URSS nO 138 518, cl. C04 b 5/02, 1959). De telles installations sont situées hors des limites des ateliers de fusion, à des distances importantes de ces ateliers (jusqu'à 1,5 km et plus), et le laitier liquide leur est amené dans des poches de transport du laitier, à l'aide de locomotives. L'eau pour la granulation du laitier liquide est débitée par la lance à eau dans le chenal de l'installation et, simultanément, les poches à laitier versent le laitier dans ce chenal. La pulpe formée lors de la granulation est pulvérisée sur l'aire découverte du parc d'où le laitier granulé, mis au préalable en tas, est chargé dans des wagons par des appareils à benne-preneuse, en vue du transport jusqu'à l'utilisateur (notamment aux cimenteries). L'eau s'amasse par gravité dans des décanteurs constitués par plusieurs cellules, afin d'assurer une clarification de l'eau aussi complète que possible. Les inconvénients de la granulation du laitier dans de telles conditions sont - la forte humidité du laitier granulé - la complexité du circuit d'eau fermé (grande quantité de conduits, de pompes, d'appareils de robinetterie, de décanteurs, etc.), qui en présence de la tendance des petites fractions du laitier à se cimenter, entraine de grandes dépenses de main-d'oeuvre et de gros frais pour les réparations-fréquentes ; - les installations n'assurent pas les conditions voulues pour l'antidéflagrance en cas d'arrivée de fonte ou de croûtes de scorie dans le chenal - la grande superficie occupée par le parc découvert à laitier granulé et par le circuit d'eau fermé avec décanteurs. On connait une installation pour la granulation et l'égouttage du laitier auprès d'un haut fourneau (voir certificat d'auteur d'invention d'URSS nO 529 132 dans la cl. C04 B 5/02, 1971), comprenant un granulateur hydraulique fermé avec un chenal à la sortie duquel est montée une trémie de réception de la pulpe avec un dispositif de trop-plein. La trémie est reliée par un élévateur à air comprimé àun dispositif pour l'égouttage du laitier, dispositif sous lequel est monté un collecteur d'eau filtrée avec un tube d'évacuation. Sous la trémiekéceptrice est monté un bac d'eau clarifiée, raccordé à sa partie inférieure à une pompe qui alimente en eau le granulateur. Dans la trémie réceptrice est montée une grille qui retient les grosses inclusions étrangères et les crottes de scories. Le laitier liquide provenant du haut fourneau arrive dans le chenal du granulateur hydraulique, où il est granulé par les jets d'eau débitée sous pression par la pompe dans le granulateur, à partir du bac d'eau clarifiée. La pulpe formée pendant la granulation va à la trémie réceptrice, dans laquelle le laitier se dépose à la partie inférieure, et l'eau clarifiée se déverse par le dispositif de trop-plein pour revenir au bac, d'où la pompe la recycle. Le laitier granulé, déposé dans la partie inférieure de la trémie, y forme avec l'eau une pulpe épaisse qui est transmise par l'élévateur à air comprimé au dispositif d'égouttage. L'eau d'égouttage filtrée est ramenée par un tube à la trémie receptrice, tandis que le laitier granulé égoutté est transporté par un convoyeur au parc, ou bien-chargé dans des wagons. Le mélange vapeur-gaz qui se forme est épuré et rejeté à l'atmosphère. Les inconvénients de la granulation du laitier dans de telles installations sont - la nécessité de monter dans la trémie réceptrice une grille pour prévenir l'obstruction de l'élévateur à air comprimé par les grosses inclusions étrangères et les croûtes de scories, ce qui peut être la cause d'incidents. Ces grilles sont progressivement bouchées par les gros morceaux de laitier, les gros débris du garnissage des chenaux du haut fourneau et d'autres corps, et sont encroûtées par le laitier granulé, ce qui complique l'entretien de l'installation et réduit la durée de service entre réparations - la superficie occupée relativement grande, ce qui, dans la majorité des cas, complique l'emploi des installations pour les hauts fourneaux existants, vu I'exiguité des halles en service.De telles installations sont en règle générale construites près des nouveaux hauts fourneaux de grandes dimensions, édifiés sur un nouveau terrain. L'installation la plus proche, du point de vue technique, de l'installation faisant l'objet de l'invention est celle conçue pour la mise en oeuvre du procédé de granulation de laitier faisant l'objet du brevet américain nO 3 615 329, cl. C03 b 5/22, 1971). Cette installation comprend un chenal pour l'admission du laitier liquide, un dispositif pour la fragmentation et le refroidissement du laitier, sous la forme d'un granulateur hydraulique avec un chenal et des pompes, et une trémie de décantation dans laquelle est placé un élévateur vertical à godets perforés. La partie inférieure de l'élévateur se trouve dans la partie inférieure de la trémie de décantation.Pour une élimination supplémentaire des petites fractions de laitier se trouvant dans l'eau, l'installation est équipée de cyclones et d'un circuit de refroidissement de l'eau, comprenant des tours de réfrigération, un bassin, des pompes et des appareils de robinetterie. Le laitier liquide (provenant par exemple d'un haut fourneau) est amené par le chenal dans le granulateur hydraulique, où les jets d'eau froide débitée sous pression par la pompe le granulent. Ensuite la pulpe va au décanteur sectionnel ouvert, d'où le laitier granulé est transmis par l'élévateur au convoyeur de transport. Pendant son acheminement par l'élévateur, le laitier granulé s'égouttage partiellement. L'eau chaude clarifiée dans le décanteur et contenant des particules de laitier en suspension est inJectée tangentiellement à grande vitesse dans les hydrocyclones, où le laitier se sépare de l'eau. Ensuite, l'eau chaude épurée est refroidie dans les tours de réfrigération, d'où elle est renvoyée au granulateur pour le recyclage. Les inconvénients de la granulation du laitier dans de telles installations sont - le circuit fermé d'alimentation en eau très compliqué (plusieurs groupes de pompes, grand nombre d'appareils de robinetterie, décanteurs, tour de réfrigération avec bassins, cyclones) - les installations n'assurent pas les conditions voulues pour l'antidéflagrance en cas d'arrivée de fonte ou de croûtes de scorie dans le chenal - la vapeur formée lors de la granulation n'est pas débarrassée des impuretés sulfureuses nuisibles - quand les godets de l'élévateur sont remplis d'eau au-dessus du niveau du laitier, on observe une altération de l'égouttage du laitier granulé, par suite du dépôt, sur sa surface, des particules fines se trouvant dans l'eau trouble. Le but de l'invention est de supprimer les inconvénients indiqués. On s'est proposé pour cela de créer une installation pour la granulation d'un laitier en fusion, dans lequel l'élévateur pour l'acheminement du laitier granulé serait disposé de façon à exclure le contact des arbres de ses tambours à channes ou tourteaux avec le milieu liquide agressif dans la trémie, tout en assurant un égouttageetunséchage efficace du laitier granulé. La solution consiste en ce que, dans l'installation pour la granulation de laitier ou scorie en fusion, comprenant un dispositif pour la fragmentation du laitier liquide par de l'eau, monté à l'entrée d'une trémie de décantation remplie d'eau jusqu'à un niveau déterminé et dans laquelle est placé un élévateur à godets perforés pour le déchargement du laitier granulé se trouvant dans la trémie, d'après l'invention les arbres des tambours ou tourteaux de l'élévateur se trouvent au-dessus de l'eau remplissant la trémie, le tourteau avant (dans le sens de déplacement des godets de l'élévateur) étant situé plus haut que le second tourteau, ou tourteau arrière, et à l'endroit où le laitier granulé est déchargé de la trémie est prévu un dispositif pour le séchage du laitier granulé. Grace à un tel agencement, les arbres des tourteaux (ou des noix) des élévateurs ainsi que les paliers de ces arbres, peuvent être disposés hors de la zone de la pulpe chaude agressive constituée par le mélange de laitier granulé et d'eau et douée, en outre, de hautés propriétés abrasives et ayant tendance à se cimenter, de réaliser un égouttage primaire du laitier grace au déversement de l'eau des godets par inclinaison des godets, et un égouttage secondaire par filtration à travers les parois perforées des godets pendant l'acheminement du laitier granulé vers l'endroit de déchargement, ainsi qu'un séchage partiel du laitier granulé dans le dispositif de séchage, ce qui accroît notablement la fiabilité de l'installation, augmente la durée de service entre réparations et donne la possibilité d'obtenir un laitier granulé pratiquement sec (jusqu'à 5-7% d'eau). D'après l'une des variantes de réalisation de l'installation conforme à l'invention, la trémie de décantation est réalisée étanche et partagée en deux compartiments communiquant entre eux, dont l'un est destiné à la granulation du laitier en fusion, et l'autre au déchargement du laitier granulé par l'élévateur à godets, une cloison de débordement étant montée dans le second compartiment. Une telle conception de la trémie permet de maintenir un niveau d'eau constant dans le compartiment de granulation du laitier et de monter dans ce compartiment une roue de projection d'eau associée à une volute, cette roue prenant l'eau à la surface et l'envoyant sous forme d'un courant divisé sur le jet de laitier. L'étancheité de la trémie de décantation et son partage en deux compartiments dans lesquels il y a un volume d'eau prédéterminé constant, élimine les risques d'explosion et permet de débarrasser des impuretés sulfureuses le mélange vapeur-gaz qui se dégage, par alcalisation de l'eau dans la trémie.Il devient possible du supprimer le circuit fermé complexe d'alimentation en eau avec les pompes débitant l'eau pour la granulation, et de combiner l'acheminement du laitier granulé avec son égouttage, ce qui permet d'utiliser une installation de faible encombrement et compacte et de simplifier notablement le processus. Une telle solution permet d'utiliser l'installation pratiquement sur des fours de fusion de n'importe quelle production, aussi bien ceux déjà en service que ceux en cours de construction ainsi que sur une aire séparée de celle occupée par le four. Pour que les perfomances économiques soient encore meilleures et la granulation du laitier encore plus simple, il est avantageux de réaliser le dispositif de séchage du laitier granulé sous la forme d'un séchoir à tambour, auprès de l'ouverture de sortie duquel sont placés un ventilateur et un distributeur à sas,- celuici étant monté à l'endroit où s'effectue le déchargement du laitier granulé sec. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaitront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non Emitatif avec références au dessin unique annexé qui représente une installation conforme à l'invention pour la granulation d'un laitier en fusion (coupe longitudinale). L'installation comprend une trémie de décantation étanche 1, partagée par une paroi 1' en un compartiment 2 pour le déchargement de la scorie ou du laitier granulé 2' de la trémie 1, un bain d'eau 3 pour la granulation et une chambre 4 pour le réglage du niveau d'eau dans la trémie 1. Le compartiment 2 est mis en communication avec le bain de granulation 3 par un passage incliné 5, et avec la chambre 4, par un passage 6 traversant une paroi de débordement 7. Le bain de granulation 3 et la chambre 4 peuvent être situés aux deux autres côtés du compartiment 2. Dans le bain 3 est placé un dispositif pour la fragmentation du laitier en fusion par eau, consistant en un granulateur hydraulique réalisé sous la forme d'une roue 8 de projection d'eau, comportant des aubes incurvées dans son sens de rotation. La roue 8 de projection d'eau est embrassée sur un angle de 180 à 2000 par une volute-9 au-dessus de laquelle est placé un chenal 10 amenant le laitier en fusion. Dans le compartiment de déchargement 2 est monté un élévateur incliné 10' constitué par des godets perforés 11, un tourteau ou tambour à chaine mené 12, un tourteau ou tambour à chaine moteur 13 et des rouleaux 14. Les arbres 15, 16 des tourteaux 12 et 13 se trouvent au-dessus du niveau d'eau déterminé par la cloison de débordement 7, ce qui assure le fonctionnement fiable des paliers de ces arbres et améliore les conditions d'égouttage du laitier granulé 2' lors de son déchargement. Dans la partie aval de la trémie de décantation 1, la partie du compartiment 2 située au-dessus du niveau de l'eau se transforme en une goulotte 17 pour le déchargement par gravité du laitier granulé 2' dans le dispositif assurant son séchage. Ce dispositif comprend un séchoir 18 à tambour, relié au compartiment 2 au moyen de joints d'étanchéité 19 et comportant un distributeur 20 à sas, équipé d'un moyen 21 pour la répartition du flux de laitier granulé 2' sur deux bandes transporteuses 22 qui évacuent le laitier granulé sec vers l'utilisateur (ou au parc). La chambre aval 23 est dotée d'une tubulure 24 à travers laquelle un ventilateur (le ventilateur n'est pas représenté) débit de l'air pour le-refroidissement et le séchage du laitier granulé 2'. Une pompe 25 (ou un élévateur à air comprimé) et un tube 26 mettent la chambre 4 en communication avec le collecteur supérieur 27 du granulateur hydraulique. A l'intérieur de la chambre 4 est placé un régulateur 28 de niveau de l'eau, monté sur un tube 29 d'alimentation en eau fraiche d'appoint. Pour la vidange d'urgence de la chambre 4, il est prévu une tubulure 30 montée dans sa paroi. Afin d'assurer I'étanchéité, le bain de granulation 3 et le compartiment 2 sont isolés du milieu ambiant par un capotage 31 dans lequel est encastrée une cheminée 32 pour l'évacuation organisée des dégagements de vapeurs et de gaz à l'atmosphère.Pour prévenir les dégagements sulfureux nuisibles, l'installation est équipée d'un circuit (non représenté) de préparation de lait de chaux qui est amené au granulateur. L'installation décrite fonctionne de la façon suivante. Au départ, la trémie de décantation 1 est remplie d'eau jusqu'à un niveau prédéterminé. Avant d'admettre le laitier en fusion à la trémie 7en vue de sa granulation, on met en marche la roue 8 de projection d'eau. Cette roue prend sans interruption l'eau à la surface du bain de granulation 3 et la projette suivant la volute 9, sous la forme d'un courant divisé, dans l'espace "a" limité de deux côtés. Afin d'exclure la formation d'un laitier granulé de faible densité et de maintenir le bain de granulation 3 à un niveau constant, on met en marche la pompe 25 (ou l'élévateur à air comprimé), qui prend l'eau dans la chambre 4 et la refoule vers le collecteur supérieur 27 par le tube 26. L'excédent d'eau du bain 3 se déverse dans la chambre 4 par le passage 6 à travers la cloison 7.Les pertes d'eau résultant de l'évaporation lors de la granulation ou dues à l'entraînement de l'eau par le laitier sont compensées par le régulateur 28, par admission d'eau fraiche arrivant par le tube 29. En cas de remplissage excessif accidentel de la trémie 1, l'eau peut être rejetée à l'égout par la tubulure 30. Après mise en marche de la roue 8, de la pompe 25, de l'élévateur 10' et du circuit de lait de chaux, le laitier en fusion est admis par le chenal 10 dans l'espace "a", où il est fragmenté. Ensuite les particules de laitier se refroidissent jusqu'à solidification lors-de leur immersion dans le bain 3. Aucun dégagement de composés sulfureux nuisibles oe se produit pendant la granulation, grâce au traitement à la chaux de l'eau de granulation. Les particules de laitier refroidies descendent par gravité, sous forme de granules, à travers le passage 5, et arrivent dans le compartiment 2 où elles sont draguées par les godets 11. Ces godets les extraient de l'eau qui est chauffée par le laitier 2 jusqu'à une température de 85 à 1000C. En contournant le tourteau 12 monté sur l'arbre 15, les godets 11 basculent jusqu une position presque horizontale; il en résulte que toute l'eau qui se trouve au-dessus de la couche de laitier 2' se déverse par dessus le bord des poches Il et retombe dans le compartiment 2', c'est-à-dire qu'il se produit un égouttage préliminaire à environ 25 du laitier granulé 2'.Au cours du cheminement des godets 11 sur les rouleaux 14, durant près de 30 à 40 minutes, le laitier granulé 2' ayant une température de 80 à 1000C continue à s'égoutter jusqu'à une humidité de 10 à 12vu', par filtration de l'eau à travers les perforations des godets 11. Ensuite, sur le tourteau moteur 13 porté par l'arbre 16, les godets 11 basculent et le laitier granulé 2' passe par gravité par la goulotte 17 et se déverse dans le séchoir 18 dont le tambour est en rotation. Par le bout opposé du séchoir 18, à travers la tubulure 18, le ventilateur (non représenté sur la figure) débite de l'air à contre-courant du laitier granulé.En se réchauffant au contact du laitier granulé 2' et en se saturant de vapeur d'eau, l'air, débité à raison de 60 à 100 kg par tonne de laitier granulé 2', refroidit le laitier granulé 2' de sa température initiale de 80 à 1000C jusqu'à une température de 10 à 200C et le sèche jusqu'à une humidité de 5 à 7%, ce qui est suffisant pour qu'il ne se congèle pas en hiver. L'abaissement plus poussé de l'humidité du laitier granulé 2' par filtration libre et son séchage sous l'effet de sa propre chaleur physique sont économiquement irrationnels, car ils exigeraient une augmentation notable de l'encombrement des dispositifs (longueur de l'éléva- teur 10') et une augmentation des dépenses d'énergie (pour l'alimentation en air). Le séchage d'appoint du laitier granulé 2' par brûlage d'un combustible est économiquement désavantageux et, de plus, peut entrainer une forte pollution de ltenvironnement par la poussière de laitier en cas de diminution excessive de l'humidité (au-dessous de 5%); en outre, il exigerait le chargement dans des capacités spéciales pour le transport, car le laitier granulé acquerrait alors une grande fluidité lui permettant de s'échapper à travers les interstices des wagons. Du fait que le séchoir est incliné par rapport à l'horizontale quand il tourne, le laitier granulé 2', en se déversant à plusieurs reprises, chemine à contrecourant de l'air, puis, en passant à travers la chambre aval 23, arrive dans le distributeur 20 à sas. Le laitier granulé débité par le distributeur est dirigé par le moyen 21 sur le convoyeur 22 correspondant, en vue de son chargement dans des wagons ou de sa mise au parc de laitier granulé. Grâce à l'étanchéité de l'ensemble, assurée par le capotage 31, les joints d'étancheité 19 et le bâti de la trémie de dd- cantation 1, tous les dégagements de vapeurs et de gaz, ainsi que l'air d'échappement du séchoir 18, sont évacués à l'atmosphère par la cheminée 32. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. - Installation pour la granulation d'un laitier ou d'une scorie en fusion, du type comprenant un dispositif de fragmentation du laitier liquide par de liteau, monté à l'entrée d'une trémie de décantation remplie d'eau jusqu'à un niveau déterminé et dans laquelle est placé un élévateur à tourteaux ou tambours à chaines et à godets perforés pour le déchargement du laitier granulé de ladite trémie, caractérisée en ce que les arbres des tambours à chaine ou tourteaux de l'élévateur sont situés au-dessus de la surface de l'eau se trouvant dans la trémie, le tourteau avant (suivant le sens de déplacement des godets de l'élévateur) étant situé plus haut que le tourteau arrière, et que,à l'endroit où le laitier granulé est déchargé de la trémie, est prévu un dispositif pour le séchage du laitier granulé. 2. - Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la trémie de décantation est fermée d'une manière étanche et partagée en deux compartiments communiquant entre eux, dont l'un est destiné à la granulation du laitier en fusion, et le second au déchargement du laitier granulé par l'élévateur à godets, une cloison de débordement étant montée dans ledit second compartiment. 3. - Installation selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le dispositif de séchage du laitier granulé est un séchoir à tambour, auprès de l'ouverture de sortie duquel sont placés un ventilateur et un distributeur à sas monté à l'endroit où s'effectue le déchargement du laitier granulé sec.