Brevet FR2480621A1 — publié le 19811023

La présente invention a trait au domaine du traitement des laitiers métallurgiques et concerne un procédé d'obtention de materiaux fragmentés de caractéristiques améliorées à partir de laitiers d'acierie fondus. Les laitiers d'acierie, provenant notamment de l'affinage de la fonte en acier, sont des produits dont le traitement pose de nombreux problèmes dans les usines sidérurgiques. Actuellement, ces laitiers sont déversés dans des fosses selon des couches superposées qui sont refroidies plus ou moins rapidement. Après ce refroidissement, le matériau est extrait ou repris de la fosse puis traité dans une installation de concassage-criblage pour obtenir des produits destinés à diverses utilisations telles que : recyclage à l'agglomération, fabrication de granulats, amendements et engrais. Un tel traitement exige une grande quantité d'énergie et provoque une usure rapide des engins d'extraction et des installations de broyage. Certes, des améliorations substantielles ont été obtenues par application de procédés selon lesquels on injecte a sexe dans le laitier en fusion des matériaux porophores, tels que notamment des carbonates alcalino-terreux ou des mélanges de résidus carbonatés et de résidus carbonés, qui provoquent l'expansion et la fragilisation des laitiers (voir par exemple les brevets français N074.35327, ne76.05579 et n076.38039). Ces procédés permettent d'obtenir notamment des laitiers d'acierie dont l'aptitude à la fragmentation et au broyage fin sont nettement accrues. Toutefois, le refroidissement en fosse reste obligatoire ainsi que l'extraction à l'aide de puissants engins. L'invention permet d'éviter les inconvénients précités et vise la production de laitiers en particulier d'aciérie sous forme de matériaux plus ou moins fragmentés en morceaux individualisés et suffisamment réduits en granulométrie pour ne faire l'objet que d'un criblage seul ou si cela est nécessaire d'un concassage partiel suivi ou non d'un broyage ; ces opérations sont nettement facilitées surtout si le ma tériau est à une temperature résiduelle notable. L'invention permet donc d'éviter les phases classiques de refroidissement et de reprise ultérieure en fosse. Pour parvenir à ce but, l'invention emprunte à la techni- que connue les phases de coulée de la masse de laitier fondue, depuis la poche de stockage, sur une plaque inclinée (ou table d'alimentation) puis dispersion dans l'air des particules à l'aide d'un tambour rotatif. Toutefois, contrairement à cette technique où un fort refroidissement est assuré à l'aide de notables quantités d'eau tant par injection à travers les lames de matériau fondu que par ruissellement sur et/ou dans la table d'alimentation, le nouveau procédé consiste essentiellement en une expansion et dispersion à sec de la masse fondue et permet, comme dit ci-dessus, d'éviter le lent refroidissement final sur l'aire de réception des fragments de laitier. Selon le procédé de l'invention, on assure seulement un refroidissement partiel de la masse fondue au moyen d'injections de fluide gazeux et, après la dispersion -par tambour rotatif, les fragments de laitieramassés sur l'aire de réception sont évacués encore chauds sans refroidissement lent en fosse. Conformément à une mise en oeuvre avantageuse, le fluide gazeux généralement constitué par de l'air froid, peut être chargé de particules de matière solide et sèche dont le rôle est à la fois de pousser le laitier vers le tambour et de donner au laitier, par l'accroissement de refroidissement provoqué par ces particules, une consistance pâteuse.C'est le cas, par exemple, de matériaux solides tels que du sable naturel siliceux, du laitier granulé ou bouleté fin de haut fourneau, du laitier d'aciérie fin..etc. Conformément à une variante intéressante, ce matériau solide est constitué, au moins en partie, par des agents porophores tels que ceux visés dans les brevets français antérieurs précités, comme par exemple des carbonates alcalino-terreux (comme le carbonate de calcium) ou des mélanges de matériaux carbonatés et carbonés (comme des résidus de stériles miniers et des poussières de gaz riches en carbone libre). Ces agents permettent, comme l'on sait, de conférer au laitier solidifié une structure poreuse et expansée qui, notamment, facilite le broyage ultérieur. Pour accélérer le refroidissement de la matière dispersée par le tambour eut afin d'éviter une reprise en masse gênante du matériau encore rouge lorsqu'il chute sur l'aire de réception, il est possible d'arroser la gerbe de matière en cours de sa trajectoire dans l'atmosphère à l'aide d'eau très finement dispersée. En effet, l'injection de matière pulvérulente à l'aide d'un fluide gazeux à forte pression assure un refroidissement suffisant de la matière en fusion pour que, en l'absence de métal en fusion ou solidifié, il n'y ait plus décomposition de la molécule d'eau. En pratique, la quantité de matière solide fluide injectée dans le laitier simultanément à l'air varie généralement entre 50 et 300 kg par tonne de laitier fondu à traiter. Le fluide gazeux servant à l'injection est mis en oeuvre sous des pressions variant habituellement à des pressions de 0,3 à 2 mégapascals mais des pressions supérieures ne sont pas exclues. L'injection de fluide gazeux et éventuellement de matière solide est faite en au moins deux points du circuit de coulée du laitier et l'on envoie en outre de ltair froid au niveau de la surface du tambour. A titre illustratif, on a représenté sous la forme schématique objet de la figure unique annexée, un mode de réalisation du procédé de l'invention. Le laitier d'acierie 1 en fusion est évacué de sa poche de coulée 2 par l'intermédiaire d'une ouverture 3, 3' de hauteur réglable. Le flux de masse fondue, dévié par la plaque d'alimentation 4 en acier réfractaire, inclinée d'un angle alpha de 45 à 75 degrés par rapport à l'horizontale, arrive sur les pales du tambour 5 qui dispersent les fragments dans l'atmosphère en 6 avant la récupération en tas 7 sur l'aire de réception. Les séries buses 8 et 9 éjectent à grande vitesse un jet gazeux froid chargé de matière solide comme dit ci-dessus. Le tambour est luimeme refroidi par les buses 10 qui envoient de l'air froid sur la surface du tambour 5 en sens contraire de la rotation de ce dernier.Le tambour est en outre refroidi intérieurement par insufflation d'air froid qui est éjecté par des trpus ou fentes (11) placés à la base des pales. D'autres moyens pour amener le laitier d'aciérie ou toute autre matière minérale en fusion peuvent être mis en oeuvre; par exemple on peut utiliser un système de régulation tel qu'il a été préconisé dans la demande de brevet français ne76.28855 avec une alimentation par rigole ou à partir d'une poche de transfert. Comme tambour rotatif 5 on peut utiliser soit les tambours classiques à 8 pales soit, avantageusement, des tambours perfectionnés à nombre réduit de pales (par exemple deux à quatre) ou dont au contraire le nombre de pales est augmenté à douze ou seize, comme cela est décrit dans la demande de brevet français parallèle du demandeur nO 80.08368 du 15 avril 1980. Les dimensions des particules éjectées par le tambour sont fonction du nombre de pales et de la vitesse de rotation du tambour. En pratique, le matériau obtenu sur l'aire de réception (7) se présente sous la forme de morceaux ou granulats individualisés dont la granulométrie couvre des plages allant de O à 50 mm. Ces granulats sont repris encore chauds (par exemple vers 250-3000C) par les engins d'extraction et sont très faciles à cribler, à concasser et à broyer suivant les emplois auxquels ils sont destinés. Comme dit ci-dessus, on peut éventuellement accélérer le refroidissement sur l'aire de réception 7 par pulvérisation très fine de petites quantités d'eau au moment des buses 12. Les produits obtenus par le procédé selon l'invention de dispersion à sec par tambour ont des utilisations diverses suivant le produit fin d'injection utilise.. Avec un produit fin calcaire, la matière finale est enrichie en chaux provenant de la décomposition du carbonate de calcium par la chaleur sensible de la matière en fusion. Les laitiers métallurgiques ainsi traités auront les mêmes usages que ceux cités dans le brevet n074.35327 de la société demanderesse, principalement comme fertilants et agents d'amendements basiques des sols. Lorsqu'on injecte un mélange composé de sable siliceux et de matière contenant du carbone libre (poussières de gaz de haut fourneau par exemple), on provoque à la fois une porisation de la matière en fusion, et une stabilisation des laitiers et scories qui avaient une tendance naturelle à se désagréger. La désagrégation est due essentiellement au gonflement de la chaux vive en cours d'hydratation ; en injectant un produit siliceux dans la matière en fusion, on obtient la fixation de la chaux libre par la silice. L'addition de matière siliceuse prévient également la désagrégation due à la présence de silicate bicalcique-passant de la forme béta à la forme gamma. En outre, lorsque lama- tière en fusion, un laitier d'acierie LD par exemple, contient des nodules de chaux vive enrobée de matière solidifiée, on obtient une destruction de ces nodules par l'effet mécanique des pales du tambour tournant et une dispersion de la chaux contenue, ce qui élimine le risque de gonflements localisés. De cette manière on obtient des granulats stables poreux et de surface rugueuse qui peuvent être utilisés pour la confection des couches de roulement antidérapantes. Les matériaux obtenus présentent une bonne aptitude au concassage et au broyage. Après traitement ils peuvent être utilisés comme matiere première en cimenterie et en agriculture, ceux ayant été traités avec des sables calcaires étant les plus favorables. REVENDICATIONS 1. Procédé d'obtention de granulats de laitiers d'aciéries de caractéristiques améliorées, en particulier faciles à classer, concasser et à broyer, par la technique générale de coulée du laitier en fusion sur une plaque inclinée puis dispersion des particules solides dans 1' atmosphère à l'aide d'un tambour rotatif et récupération sur une aire de réception, le procédé étant CARACTERISE en ce que la coulée et la dispersion sont effectuées à sec, en l'absence totale d'eau, le refroi dissement partiel de la masse fondue étant uniquement assuré par l'in jection en divers points de fluide gazeux, les fragments de laitier amassés sur l'aire de réception étant évacués encore chauds. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide gazeux est constitué par de l'air froid pouvant être chargé de particules de matière solide sèche choisie dans le groupe constitué par: sable naturel siliceux, laitier granulé ou bouleté fin de haut fourneau, laitier d'acierie fin, agent porophore du type carbonate alcalino-terreux ou mélanges de résidus carbonatés et de produits à carbone libre. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'injection de fluide gazeux est faite par des buses en au moins deux points (8,9) du circuit de coulée de laitier avant l'arrivée sur le tambour rotatif (5) ce dernier étant refroidi ex térieurement par de l'air froid (10) et pouvant en outre être refroidi itérieurement par injection d'air froid qui s'échappe tangentiellement à la surface par des trous ou fentes (11) situés à la base des pales. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la plaque inclinée ou table d'alimentation (4) sur laquelle s'écoule le laitier est constituée en matériau réfractaire refroidi uniquement par ledit fluide gazeux et en ce que le tambour (5), réalisé en acier réfractaire à parois repaisses, est muni de deux à seize pales. 5. Granulats de laitiers obtenus par mise en oeuvre du pro cédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par une grande stabilité et une bonne résistance à la désagrégation du fait notamment de la destruction mécanique des nodules de chaux non dissous dans le laitier et de l'empêchement de la transformation allotropique du silicate bicalcique de forme béta en forme gamma par suite du refroi dissement rapide du laitier. 6. Application des granulats selon la revendication 5 comme couches de roulement de chaussées antidérapantes, composant de bétons, agents fertilisants des sole et matières premières pour cimenterie.