Brevet FR2489370A1 — publié le 19820305

PROCEDE D'INSUFFLATION CONTINUE, DANS UN FOUR A CUVE, D'AGENTS REDUCTEURS A GRAIN FIN CONSTITUES ESSENTIELLEMENT DE HOUILLE. La présente invention concerne un procédé d'insufflation, dans un four à cuve, plus particulièrement dans un haut-fourneau, d'agents réducteurs à grain fin constitués essentiellement de houille. Bien qu'il soit connu que la consomation en coke d'un haut-fourneau peut être réduite lorsqu'on utilise des combustibles peu onéreux ou lorsqu'on intro- duit directement des agents réducteurs dans le haut-fourneau, la méthode d'in- sufflation de houille dans le haut-fourneau n'a pas trouvé, jusqu'à présent, une application pratique sur une grande échelle. Ceci s'explique notamment par le fait que le transport et la distribution de la houille à grain fin à partir d'un récipient d'emmagasinage vers l'ouverture d'entrée du haut-fourneau, i6 utilisant, comme il est coutumier, des procédés de soufflage simples, pose des problèmes plus ardus que ceux qu'on doit résoudre lors de l'utilisation d'un milieu fluide, tel que de l'huile, du gaz ou analogue. Par conséquent, les réac- tions chimiques incomplètes conduisent à des perturbations considérables du fonctionnement du haut-fourneau, par exemple à la suite de la formation de suie qui entraîne une diminution de la perméabilité du lit de fusion aux gaz ré- ducteurs; par ailleurs, on risque de constater la présence indésirable de gaz de hauts-fourneaux qui peuvent provoquer des perturbations dans les parties d'installation à travers lesquelles ils s'écoulent. Lorsqu'on désire utiliser la houille peu onéreuse, conformément au but visé c'est-à-dire afin de réaliser des économies, on se heurte à un autre problème. En effet, les houilles bon marché présentent une teneur en cendres élevée, qui peut être comprise entre 15 et 25%, ces cendres présentant une nature net- tement acide. Par conséquent, l'utilisation de ce genre de houille comporte un danger en ce que les grandes quantités de cendres acides risquent de ne pas s'intégrer assez rapidement au laitier de hautfourneau, à la suite de quoi les mélanges d'oxydes non homogènes s'écoulent mal et entraînent des pertur- bations du fonctionnement du haut-fourneau. L'expérience pratique a montré que, lors de la mise en oeuvre de la méthode d'insufflation de poussières de houille, ou poussier,l'on se heurte à des difficultés déjà au niveau des récipients d'emmagasinage (ou réservoirs). En effet, la houille présente souvent des teneurs en cendres de 12 à 25%, ces cendres étant nettement acides et la houille pulvérulente dont les dimensions granulométriques moyennes sont inférieures à 100li a une tendance indésirable à s'agglomérer dans le réservoir. On a tenté d'éliminer ce dernier incon- vénient, entre autres, en incorporant dans les différents réservoirs des dispositifs transporteurs circulaires et en brassant à fond la houille pulvéru- lente. Ce procédé permet d'éviter, dans une large mesure, l'agglomération et/ou le collage, mais les dispositifs transporteurs requis constituent un facteur important d'investissement, et l'on doit évidemment faire en sorte qu'ils fonc- tionnent d'une manière absolument sûre. La présente invention a pour but de créer un procédé permettant d'utiliser de la houille bon marché pulvérulente et de résoudre au moins dans une mesure satisfaisante les problèmes qui se posent lors de l'emmagasinage d'une houille pulvérulente fine à forte teneur en cendres dans des réservoirs ou analogues, tout en rendant superflu tout recours à des moyens auxiliaires mécaniques onéreux. Le procédé selon l'invention, qui permet d'atteindre ce but, est remarquable notamment en ce qu'il consiste à mélanger le charbon pulvérulent, avant son emmagasinage, avec une substance carbonifère solide en quantité suffisante pour ameublir le charbon pulvérulent, les dimensions granulométriques moyennes de ladite substance carbonifère correspondant, de préférence, à celles du char- bon pulvérulent, cependant que la densité apparente de la substance carboni- fère est, le cas échéant, sensiblement inférieure à celle du charbon pulvérulent. Il ressort de ce qui précède que, selon l'invention, on ajoute un agent d'ameublissement au charbon pulvérulent afin d'empêcher l'agglomération et le collage de celui-ci. L'agent d'ameublissement présente, de préférence, des caractéristiques physiques et chimiques favorisant, entre autres, l'insufflation dans un haut-fourneau. Plus particulièrement, la substance carbonifère solide doit présenter une basicité telle que la basicité de la totalité des cendres résultant, dans le haut-fourneau, de la houille et de la substance carbonifère, soit aussi proche que possible de la basicité du laitier de haut-fourneau. Les caractéristiques visées de la substance carbonifère sont notamment les dimensions granulométriques et la densité apparente. On les choisit telles que le mélange pulvérulent résultant puisse être transporté et insufflé sans difficultés. La substance carbonifère solide utilisée selon l'invention est, par exemple, du lignite. Un lignite typique présente une teneur en cendres comprise entre 4 et 5%, environ 60% de ces cendres étant formées de:CaO + MgO. Dans un mode de réalisation particulier du procédé selon l'invention, on utilise de la tourbe ou de la tourbe carbonisée (charbon de tourbe), ces deux produits présentant un effet d'ameublissement et contenant des cendres basiques. Une tourbe typique présente une teneur en cendres d'environ 1 à 2%, et la teneur en cendres d'une tourbe carbonisée est d'environ 4 à 5%. Il est également possible, selon l'invention, d'utiliser de la sciure en tant que substance carbonifère ameublissante. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux du procédé selon l'invention, on ajoute à la houille pulvérulente dans le réservoir ou récipient d'emmagasinage,une substance carbonifère constituée par du compost obtenu par la décomposition d'ordures ménagères et, le cas échéant, de boues provenant d'installations de décantation. Ces produits sont nettement basiques; le compost d'ordures ménagères présente un pH de 7 à 8 qui peut atteindre, dans certaines zones ou régions, une valeur de 8,5. Compte tenu de ce que, dans un pays à technologie avancée, on se trouve en présence d'environ 330 kg d'ordures ménagères par an et par habitant, de ce que ces ordures peuvent être transformées en compost à concurrence d'environ %, à l'aide de procédés aérobies, et de ce que le compost frais renferme environ 25% de carbone, on est conduit à constater que les ordures et déchets analogues, ainsi que les boues de décantation sont des substances que l'on ne devrait pas rejeter sur des décharges, terrils etc. , ni surtout brûler en appliquant des procédés onéreux, consommant de l'énergie, mais qu'il importe de transformer en compost en vue de l'utilisation industrielle de leur teneur en carbone, et notamment en vue de leur utilisation dans le cadre de la présente invention. Le procédé selon l'invention donne un essor nouveau aux méthodes de compostage aérobie des ordures ménagères et/ou des boues de décantation, qui ont été appliquées, jusqu'à présent, en substitution aux méthodes visant sim- plement la destruction de ces substances utilisables. L'utilisation de la houille en combinaison avec du compost, conformément à la présente invention, favorise, dans le haut-fourneau, une réaction sen- siblement complète pendant la période de temps disponible, relativement courte, dans pratiquement toutes les conditions de fonctionnement susceptibles de régner dans la pratique industrielle. De plus, l'introduction des mélanges en ques- tion dans le haut-fourneau ne pose aucun problème de mise en oeuvre. Il convient, par ailleurs, de noter l'avantage qui réside dans le fait que le broyage d'un compost fraîchement préparé à un degré de finesse pré- déterminé n'entraîne pratiquement pas de dépenses. Un autre avantage économique 4 2489370 est offert par la possibilité de laisser subsister, dans le mélange, une teneur - en eau (humidité) pouvant atteindre 15/,, de préférence 10%', de sorte que le coût du séchage est négligeable. En effet, l'humidité contenue dans le mélange -notamment en raison de sa liaison colloTdale- peut conduire à une vaporisation explosive de. l'eau, lors de l'introduction dans le haut-fourneau, par l'action subite qui se produit, à ce moment, de températures d'environ 11000 à 16500C, si bien que. la vapeur ainsi produite provoque, conjointement avec les substances volatiles dégagées, elles aussi, de manière explosive, l'éclatement des grains de charbon, dont les dimensions initiales sont déjà très faibles, de sorte que la surface spécifique est augmentée, ce qui entraîne une accélération supplémentaire des réactions dans le haut-fourneau. Néanmoins, la teneur en humidité est tellement faible qu'elle n'entraîne pas une augmentation sensible des besoins en énergie ther- mique du haut-fourneau. Le véhicule gazeux qui introduit le mélange dans le haut-fourneau, par exemple de l'air froid, peut représenter moins de 3% -en fait, le cas échéant environ 1%- du vent chaud insufflé par les tuyères d'amenée. Cette proportion est trop faible pour qu'elle puisse avoir une influence notable sur le bilan thermique du haut-fourneau. De toute manière, il est possible, en outre, selon l'invention, de régler la vitesse à laquelle les particules de poudre quittent la conduite d'amenée pour pénétrer dans le haut-fourneau à une valeur inférieure à 50 m/sec, de préférence inférieure à 25 m/sec. Le cas échéant, on peut sans inconvénient abaisser la vitesse d'insufflation jusqu'à une valeur correspon- dant à la vitesse de retour de flamme qui se situe généralement dans une plage d'environ 10 à 13 m/sec. Une vitesse d'insufflation tellement plus faible que la vitesse à laquelle le vent chaud, qui présente généralement une température d'environ 1100'C, est introduit par les tuyères d'amenée dans le haut-fourneau entraîne une augmentation des particules de poussière ou poudre dans la zone en amont de chaque tuyère, qui est plus ou moins vide. Le procédé selon l'invention permet l'insufflation de quantités relativement grandes de carbone et, par conséquent, une réduction sensible de la consom- mation de coke, et/ou le remplacement complet des huiles lourdes utilisées jus- qu'à présent dans la plupart des cas. Ceci s'explique par le fait déjà mentionné que, lors de la mise en oeuvre du présent procédé, l'on ne se heurte à aucun problème, ni en ce qui concerne le transport vers le hautfourneau et l'introduction dans celui-ci, ni en ce qui concerne les réactions à l'in- térieur du haut-fourneau. Par conséquent, la proportion dans laquelle on peut remplacer le coke par un autre combustible, moins onéreux, est plus grande, dans tous les cas, que lors de la mise en oeuvre des procédés connus d'insuf- 2489370 flution de charbon en tant que combustible auxiliaire dans la cuve d'un haut-fourneau. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés; elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé d'insufflation continue, dans un four à cuve, d'agents réducteurs à grain fin constitués essentiellement de houille, caractérisé en ce qu'il consiste à mélanger le charbon pulvérulent, avant son emmagasinage, avec une substance carbonifère solide en quantité suffisante pour ameublir le charbon pulvérulent, les dimensions granulométriques moyennes de ladite substance carbonifère correspondant, de préférence, à celles du charbon pul- vérulent, cependant que la densité apparente de la substance carbonifère est, le cas échéant, sensiblement inférieure à celle du charbon pulvérulent. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la substance carbonifère est du lignite. 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la substance carbonifère est de la tourbe ou de la tourbe carbonisée. 4.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la substance carbonifère est de la sciure. 5.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la substance carbonifère est un compost obtenu par la décomposition, de préférence aérobie, d'ordures ménagères et/ou de boues de décantation. 6.- Procédé selon la revendication 1 ou 5, caractérisé en ce que le compost est un compost frais non mûri.