Brevet FR2473061A1 — publié le 19810710

L'invention concerne un procédé pour réduire le dégagement de poussières et de flammes lors de la manipulation de scories provenant de la désulfuration de la fonte, avec des mélanges à base de carbure de calcium et de composés libérant des gaz. Selon la technologie actuelle des aciéries, on considère comme état de la technique, la désulfuration des métaux liquides effectuée à lteStdrieur des haut-fourneaux, soit dans une poche de transfert, appelée poche torpédo, soit dans une poche ouverte qui sert par exemple pour le transfert de la fonte de la poche torpédo au mélangeur ou directement au convertisseur, ou bien pour le transfert du mélangeur au convertisseur. On obtient des résultats de désulfuration satisfai- sants avec du carbonate de sodium, sevEl ou en mélange avec de la chaux finement broyée, avec de la chaux et des fondants, ainsi que des mélanges à base d'autres composés alcalins on alcalinoterreux, L'inconvénient, ctest lt6rission en proportions considérables d'oxydes alcalins polluant l'atmosphère.eaviron- nante. Un perfectionnement de la technique de désulfuration consiste à ajouter du carbure de calcium qui est amené dans la masse fondue de fer par voie pneumatique. Dans ce cas, des mélanges spéciaux avec additifs libérant des gaz permettent des dépenses moins élevées en quantité, et une émission de pous- sière nettement réduite par rapport au cas of l'on utiliserait des composés alcalins. Après le traitement de ddsulfuration, dans tous les cas, la scorie formée par le produit de réaction de 11 agent de désulfuration et du soufre dissout dans la fonte, recouvre la surface de la fonte dans la poche. Cette scorie doit être 8tée avant l'introduction de la fonde désulfurée dans l'installation de production de l'acier, car elle contient, sous une forme combinée, la totalité du soufre éliminée du fer par le traitement. Le soutirage des scories de poches ouvertes steffec- tue à la main avec des instruments appropriés, ou bien à l'aide d'un dispositif mécanique. Souvent, les scories sont rassemblées par effet de balayage des bulles de gaz mouvantes, à un endroit particulièrement approprié au soutirage. Lors de l'emploi de mélanges de désulfuration contenant du carbure de calcium, les scories produites contiennent dans tous les cas, du carbone libre, qui se forme conformément à la réaction ci-dessous s De plus, les.scories peuvent contenir, dans les traitements de fontes saturées en carbone, du carbone supplémentaire sous la forme de graphite-écume de fonte. Ce dernier se sépare lors du refroidissement de la fonte durant le traitement de désulfuration, par suite de l'abaissement de la solubilité du carbone dans le fer. Enfin, les scories de désulfuration peuvent encore contenir du carbone provenant d'additifs ayant une teneur en carbone ou des composés de l'agent de désulfuration (par exemple graphite, charbon, coke, diamide calcique). Comme les scories de désulfuration présentent, par suite de l'emploi d'agents de désulfuration,contenant du carbure de calcium, une consistance solide, grumeleuse et en partie poussiéreuse, le carbone contenu dans les scories s'échappe à laide de l'air chaud s'élevant pendant le décrassage, et forme un nuage de poussière noir polluant l'environnement. Par suite de la température élevée et de la fine division des matières carbonées, la poussière de charbon peut prendre feu et brûler avec des flammes de la hauteur d'un mètre. Ce processus s'avère particulièrement gênant et indésirable lorsque le décrassage 51 effectue dans la salle de production de l'acier. Pour aspirer et précipiter d'aussi grandes quantités d'air chargé de poussière, les frais d'équipement nécessaires sont considérables, ce qui augmente d'autant le codt du procédé de désulfuration. Les scories ainsi ôtées ne peuvent pas rester dans la salle, mais doivent être déchargées sur un terril. Aussi bien lors du ramassage de ces produits encore in candescents, qu'au moment de la décharge et de l'arrivée d'air frais, ces déchets poussiéreux contenant du charbon s'enflamment de nouveau, et forment souvent des champignons de fumée et de feu ayant la hauteur d'un immeuble. Ce dégagement de flammes et de poussière est par ticulièrement contraignant lorsqu'avant le traitement de désulfuration, on libère totalement la surface du métal liquide des scories de haut fourneau, ce qui est la condition de l'effica- cité du, traitement de désulfuration. I1 était donc nécessaire de trouver un procédé pour réduire le dégagement de flammes et de poussière lors de la manipulation des scories après la désulfuration de la fonte et un agent approprié ayant en même temps une action satisfaisante de désulfuration, se laissant intégrer sans difficulté dans le processus existant de la technique de désulfuration et contribuant de façon importante à réduire le dégagement de poussière lors de la désulfuration de la fonte avec des mélanges à base de carbure de calcium. A cet effet, l'invention propose d'ajouter au mélange dé sulfurant à base de carbure de calcium et de composés libérant des gaz, du spath-fluor en proportion de 2 - 10 % en poids. Les mélanges désulfurants à base de carbure de calcium et de composés libérant des gaz, avec addition de spathfluor, n'étaient pas connus jusquà présent. On ajoutait ce dernier uniquement à des mélanges à base de chaux ou de calcaire, ainsi qu'à des mélanges contenant des composés alcalins et de l'acide silicique, afin d'augmenter l'efficacité de la chaux ou du composé alcalin comme agent désulfurant.De cette action du spath-fluor on ne pouvait cependant pas déduire que déjà l'addition d'une quantité relativement faible de spath flBor- à des mélanges désulfurants contenant du carbure de calcium aura pour effet d'empocher les scories de désulfuration contenant du carbure de calcium, obtenues à partir de ces agents, de dégager de la poussière et de brûler, sans pour autant influencer de quelque façon que ce soit, la manipulation simple souhaitée des scories grumeleuses, aisément ruisselantes. Les mélanges proposés pour le procédé selon lin- vent ion ne contribuent pas seulement à rendre économiquement rentable la manipulation de scories provenant de la désuli: tion de la fonte et assurer ainsi la rentabilité du procédé dans son ensemble, mais lwinvention permet aussi dtentrevolr la possibilité d'éviter dans une large mesure le dégagement de fumée et de flammes polluantes à partir des scories provenant de mélanges dé sulfurants connus. Arien d'atteindre par l'addition de spath-iluor l'efficacité indiquée, il suffit d'une quantité de 2 à 10 % en poids calculée sur le poids total du mélange désulfurant. On utilisera de préférence, 3 à 8 % en poids de spath-îluor de qualité technique. L'additif spath-fluor développe son action au sein de tout mélange désulfurant qui contient du carbone sous une forme quelconque, ou dans lequel il se forme du carbone au cours de la réaction de désulfuration, comme c'est le cas, par exemple, des mélanges désulfurants contenant du carbure de calcium. Ces mélanges se composent de carbure de calcium, de composés libérant des gaz et de spath-fluor, ainsi qu'éventuellement, de carbone additionnel, de métaux et de carbures métalliques réducteurs. L'addition de spath-fluor est particulièrement intéressante dans les mélanges ayant la composition suivante : 30 - 90 ffi en poids de carbure de calcium, 2 - 70 ffi en poids de composé libérant des gaz, 2 o 10 ffi en poids de carbone, et 2 - 10 ffi en poids de spath-fluor. Comme carbure de calcium, on prendra du carbure de calcium technique à environ 80 %en poids. Comme composé libérant des gaz, conviennent par exemple les composés libérant de l'eali, tels que l'hydrate de calcium, les borates contenant de l'eau, l'hydroxyde d'aluminium, la perlite, l'argile, les hydrates de carbone, des composés oxygénés solides organiques, monomères ou polymères, qui libèrent de l'eau par décomposition thermique, comme les polyesters, al cools'polyvinyliques, acides phtalique et glycolique. On peut utiliser, en outre, des composés libérant de lthydrogène, comme les hydrures de métaux alcalins ou alcalino-terreux, des polymères organiques contenant de l'hydrogène, par exemple les poly olifures, polyamides, polystyrènes, polyacrylonitriles et autres composés appropriés, même des monomères organiques. On emploiera de préférence, comme composé libérant des gaz, dans des mélanges désulfurants contenant du carbure de calcium, de la diamide calcique, un mélange de carbonate de calcium finement divisé et de carbone sous forme de graphite, ou des polyéthylènes. On peut encore utiliser des mélanges synthétiques de carbonate de calcium finement broyé ou précipité et du carbone. Lorsqu'on emploie de la diamide calcique comme composé libérant des gaz, on prendra, de préférence, des mélanges ayant la composition suivante t 50 - 85 % en poids de carbure de calcium, 5 - 40 % en poids de diamide calcique, 3 - 8 P en poids de spath-fluor et 2 - 10 % en poids de graphite. Des agents de ce type allient une grande efficacité de désulfuration à une aptitude exceptionnelle à être fluidités et ne forment pas de scories polluant l'environnement d'une manière ou d'une autre. L'additif spath-fluor développe en outre, son activité comme agent anti-poussière et anti-flamme dans les mélanges qui contiennent, en plus des composants habituels destinés à soutenir l'action de désulfuration, également des métaux réducteurs comme 1' aluminium, le magnésium, des alliages comme par exemple calcium-silicium, ou des carbures métalliques. L'efficacité des mélanges désulfurants n1 est pas affectée par l'addition de spath-fluor. Ce dernier améliore et simplifie considérablement les opérations de désulfuration de la fonte avec des mélanges désulfurants contenant du carbure de calcium, en particulier dans les poches de coulée ouvertes, La manutention des scories produites ne pose plus de problème, car elles ne dégagent plus ni flammes, ni poussière. I1 est aisé de les éliminer de la surface des bains de métaux. L1éva- cuation des scories, ainsi que leur dép8t, s'effectuent également sans problème. L'invention sera mieux comprise à laide des exemples décrits ci-dessous. EEMPIZ 1 Dans une aciérie, on désulfure de la fonte en poches de coulée ayant une contenance d'environ 210 t, de manière habituelle, en insufflant un mélange finement broyé de 85 % en poids, de carbure technique à 78 fo en poids de CaC2, et de 15 % de diamide calcique, de carbonate de calcium finement divisé et de carbone. La quantité du mélange carbure-diamide calcique est toujours déterminée en fonction du poids de fonte et de sa teneur initiale en soufre. La fonte fournie contenait en moyenne 0,048 % de soufre. On a injecté environ 810 kg de mélange désulfurisant par poche.Cette opération s'effectuait à l'aide d'air séché, avec un taux d'introduction d'environ 100 kg de matière solide par minute, ce qui a occasionné l'utilisation de 5 1 de gaz par kg de matière solide. Après le traitement, la teneur en soufre est abaissée à environ 0,015 % . . Avant le traitement, les poches de coulées étaient exemptes de scories de haut fourneau entrainées. Après le traitement de désulfuration, la surface de la fonte était recouverte des scories obtenues au moyen de l'agent désulfurant0 Par un dispositif situé sur la face arrière de la poche de coulée, on insuffle de l'air dans la fonte. Sous l'action de la colonne d'air montante, les scories sont déplacées de la face arrière de la poche vers le bec. Là, elles sont ôtées de la poche un peu inclinée, de façon courante, au moyen d'une machine à décrasser. En ôtant les scories de la poche, on soulève de grosses quantités de poussière noire. En particulier, lorsque les scories ôtées tombent dans les casiers destinés à les recevoir, elles soulèvent de grands nuages noirs.Cette poussière se rallume toujours et brûle avec des flammes de la hauteur d'un mètre. Lors de l'introduction des scories, par compresseur, dans des auges, il s'est encore dégagé de la poussière des scories. Enfin, on a pu observer des cheimpignons de fumée noirs, hauts de plusieurs mètres, au moment de vider des auges les scories chaudes sur le terril. 131n3MPIM 2 Â titre d'essai, on prépare un mélange d'également 85 % en poids de carbure technique, 6 ffi en poids de carbonegraphite, 3 % en poids de polyéthylène et 6 ffi en poids de spathfluor, en une quantité de plusieurs centaines de tonnes, et l'utilise à la désulfuration de la fonte. On peut voir que les quantités utilisées de ce mélange de désulfuration, selon ltin- Invention, rapportées aux mêmes teneurs initiales et finales en soufre, correspondent à quelques % près aux quantités du mélange carbure-diamide calcique. Les scories de désulfuration obtenues avec le mélange selon ltinvention, étaient moins volumineuses que celles obtenues en traitant le fer brut fondu par le mélange utilisé précédemment. Les scories étaient grumeleuses et il était très aisé de les ôter. Ni lors de la chute des scories, ni lors du trahgport et du déversement subséquents, on n'a pu observer de dégagement de poussière ou de flamme. REVENDICÂTIONS 1.- Procédé pour réduire le dégagement de poussière et de flamme lors de la manipulation de scories après la désulfuration de la fonte avec un mélange dé sulfurant à base de carbure de calcium et d'un composant qui libre des gaz, procédé ca ractérisé en ce que l'on ajoute au mélange 2 à 10 % en poids de spath-fluor. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le mélange désulfurant se compose de carbure de calcium, d'un composant libérant des gaz et de spath-fluor, ainsi qu'éventuellement de carbone additionnel, de métaux et carbures métalliques réducteurs. 3.- Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé par la composition suivante du mélange désulfurant : 30 - 90 % en poids de carbure de calcium, 2 - 70 46 en poids de composé libérant des gaz, 2 - 10 0 en poids de carbone, 2 - 10 % en poids de spath-fluor. 4.- Procédé suivant lune quelconque des revendica tisons 1 à 3, caractérisé par la composition suivante du mélange désulfurant; 50 - 85 % en poids de carbure de calcium, 5 - 40 % en poids de diamide calcique, 3 - 8 yo en poids despath-fluor et 2 à 10 % en poids de graphite. 5.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par la composition approximative suivante du mélange désulfurant : 85 % en poids de carbure de calcium, 6 % en poids de spath-fluor, 6 % en poids de carbone et 3 % en poids de polyéthylène.