Brevet FR2501238A1 — publié le 19820910

La présente invention concerne un procédé d'élaboration un métal en fusion consistant principa- lement en manganèse et en fer, bien que le métal en fusion puisse contenir du silicium. Dans certains procédés continus pour éla- borer par exemple,du ferromanganèse dans un four Thysland-Mohle, l'alimentation en matière première est rendue difficile parce que tant la source de manganèse que le réducteur doivent se présenter en fragments. Les fours utilisés dans ces procédés connus sont également difficiles à rendre étanches au gaz et exposent ainsi à d'appréciables difficultés pour ce qui est de l'uti- lisation rationnelle de l'énergie véhiculée par les gaz brûlés et de plus la conduite des procédés connus est rendue difficile par la nécessité des adaptations requises pour qu'ils satisfassent aux règlements éco- logiques en vigueur. Suivant un autre procédé connu,à savoir le procédé PLASMASMELTO, qui est appliqué à l'élaboration de métaux à partir de leurs oxydes, la réduction est exé- cutée en deux stades,c'est-à-dire par réduction pré- liminaire en phase solide, puis par réduction finale conjointement avec la fusion. Il est toutefois apparu que ce procédé connu, lorsqu'il est appliqué à une matière première contenant de l'oxyde de manganèse, ne procure aucune économie d'énergie appréciable en conséquence de l'exécution du stade de réduction préliminaire;tandis que des dif- ficultés notables résultent de la tendance des oxydes de manganèse à devenir pâteux aux températures qui conviennent pour la réduction préliminaire. En outre, de nombreuses matières qui contiennent des oxydes de manganèse ont une dimension particulaire qui est trop fine pour permettre le traitement de ces matières au cours des stades de réduction préliminaires connus. La Demanderesse a découvert à présent avec surprise que les inconvénients et les difficultés ci- dessus peuvent être résolus en appliquant un procédé conforme à l'invention. L'invention a pour objet un procédé d'éla- boration d'un métal en fusion qui consiste principale- ment en manganèse et en fer, suivant lequel, par stades, on injecte une matière pulvérulente contenant l'oxyde de manganèse directement dans une zone de fusion réductrice, en même temps que du charbon et/ou des hydrocarbures, sous forme pulvérulente, cette zone étant entretenue de manière continue, avec l'apport d 'énergie thermique, dans une cuve remplie de réduc- teur solide. Le métal produit peut contenir du sili- cium. Dans une forme de réalisation avantageuse de l'invention pour l'élaboration de métaux en fusion contenant du manganèse ayant des teneurs en silicium de plus de 5%, une matière pulvérulente riche en di- oxyde de silicium est ajoutée à la matière pulvérulen- te contenant les oxydes de manganèse. L'apportcontinu d'énergie thermique à 'la zone de réduction peut avantageusement être réalisé à l'aide d'un générateur de plasma. L'invention est décrite plus en détail ci- après avec référence aux exemples suivants. EXEMPLE 1 - Elaboration du ferromanganèse Au cours de cette expérience, on utilise un mélange pulvérulent comprenant du minerai de manga- nèse et des formateurs de laitier,constituant une ma- tière première qui contient environ 48% de manganèse et 7% de fer. On injecte cette matière première di- rectement dans une zone de réaction constituée à la partie inférieure d'une cuve remplie de coke montée devant un générateur de plasma alimentant cette zone de réaction en énergie thermique. On injecte dans la cuve, avec la matière première ci-dessus, un réducteur qui est constitué par environ 400 kg de charbon pulvérisé par tonne de FeMn, cette quantité de réducteur correspondant largement aux deux tiers de la quantité totale de réducteur né- cessaire. Le reste du réducteur consiste en la colonne de coke dans la cuve. On obtient au sortir de la cuve un métal qui contient 79,1% de Mn et 6,0% de C, ce qui corres- pond à un rendement en Mn d'environ 87%. Le laitier a une alcalinité de 1, 3 à 1,6 et contient 12 à 14% de Mn. La quantité de laitier est de juste 500 kg par tonne de métal. Le procédé donne aussi environ 1000 m3 de gaz par tonne de métal (aux conditions normales de température et de pression) et dont la composition est d'environ 25% de H2 et 75% de CO. La consommation d'énergie thermique est de 3000 kWh par tonne, la température du gaz à la sortie est d'environ 12000C et le métal et le laitier soutirés ont une température d'environ 1430'C. Il ressort de manière évidente de l'exemple ci-dessus que du ferromanganèse peut être produit sans difficulté par un procédé de l'invention. EXEMPLE 2 - Elaboration d'un ferrosilicium au manganèse Pour la présente expérience, la matière pre- mière pulvérulente consiste en un mélange de minerai de manganèse, de quartz et de chaux contenant environ % de Mn et 38% de SiO2. On injecte la matière première,sans réduc- tion préliminaire, directement dans la zone de réac- tion de la même façon que dans l'exemple l,en même temps que du charbon pulvérisé. Le charbon pulvérisé est le réducteur prin- cipal. On effectue une réduction partielle et une carburation peu importantes du métal par le coke de la colonne de coke dans la cuve. Au cours de l'expé- rience, on consomme environ 550 kg de charbon par tonne de métal,ce qui correspond à plus de 80% de la quanti- té totale nécessaire. Le métal soutiré de la cuve contient 65% de Mn, 18% de Si et 1,5% de C. Le rendement en manganèse est donc d'environ 85%. La quantité de laitier est de 560 kg par tonne de métal et le laitier contient environ 18% de MnO. Simultanément, on obtient aussi 1300 m3 de gaz par tonne demétal (aux conditions normales de température et de pression) et dont la composition est d'environ 30% de H2 et 70% de CO. La consommation d'énergie est de 4500 kWh. La température du gaz produit est d'environ 1300 C. Le métal et le laitier soutirés ont une température d'environ 1550 C. -5- REVENDICATIONS 1. Procédé d'élaboration d'un métal en fusion consistant principalement en manganèse et en fer, caracté- risé en ce que par stades on injecte une matière pulvéru- lente contenant l'oxyde de manganèse directement dans une zone de fusion réductrice, en même temps que du charbon et/ou des hydrocarbures sous forme pulvérulente, la zone étant entretenue de manière continue, avec l'apport d'énergie thermique, dans une cuve remplie d'un réducteur solide. 2. Procédé d'élaboration d'un métal en fusion contenant du manganèse suivant la revendication 1, suivant lequel le métal contient au moins 5% de silicium, caractérisé en ce qu'on ajoute une matière pulvérulente riche en dioxyde de silicium à la matière pulvérulente contenant les oxydes de manganèse.. 3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'énergie thermique apportée à la zone de réduction est produite par un générateur de plasma. 4. Métal élaboré par un procédé suivant l'une quelconque des revendications l à 3. JFo/FG Le 28.1.1982