Brevet FR2500478A2 — publié le 19820827

FR 2500478 A2 19820827 FR 8103709 A 19810223 PROCEDE POUR REDUIRE LA CONSOMMATION D'AGENTS REDUCTEURS DANS UN APPAREIL DE REDUCTION-FUSION DES MINERAIS METALLIQUES, NOTAMMENT DANS UN HAUT FOURNEAU SIDERURGIQUE La présente invention a trait à la conduite de la marche d'un appareil de réduction-fusion des minerais métalliques, notamment un haut fourneau sidérurgique, pour en réduire la consommation d'agents réducteurs, tels que le coke. Plus précisément, l'invention concerne une mise en oeuvre particulière du procédé, objet de la demande de brevet principal nO 80/15765 du 15 juillet 1980 au nom du demandeur. On rappelle que la demande de brevet principal a pour objet un procédé de conduite d'un appareil de réduction-fusion des minerais, tel qu'un haut fourneau sidérurgique, qui consiste à remplacer le vent, soufflé habituellement aux tuyères de l'appareil, par le gaz de gueulard produit par ce dernier. On recycle intégralement ce gaz au niveau des tuyères après décarbonatation et réchauffage, de manière à satisfaire aux besoins thermiques de l'appareil. Ce réchauffage peut être relativement modéré (température des gaz réchauffés de l'ordre de 1 0000C) à l'aide de moyens traditionnels tels que des cowpers, auquel cas on injecte conjointement avec le gaz, de l'oxygène pur d'appoint. Le fonctionnement de l'appareil peut être toutefois assuré uniquement par le gaz de gueulard recyclé, lequel est alors fortement réchauffé, aux alentours de 2 7000C, par des moyens appropriés, tels que des torches à plasma implantées au niveau des tuyères. Toutefois, il se pose un problème : dar.s la demande de brevet principal, on a réussi à améliorer la mise au mille d'agents réducteurs tels que le coke. Cette diminution est inévitablement accompagnée d'un changement des propriétés physiques de la charge enfournée dans l'appareil, surtout d'un changement de la perméabilité de la charge vis-à-vis du gaz. Dans l'appareil de fusion-réduction des métaux, le gaz injecté dans la zone d'élaboration s' élève et passe au travers de la charge enfournée qui devient alors le siège d'échanges de chaleur et de réactions de réduction des oxydes métalliques. I1 est donc important de maintenir la perméabilité de la charge à une valeur appropriée. En particulier, dans les hauts fourneaux sidérurgiques, c'est le coke qui influe sur la perméabilité. C'est ainsi qu'on peut etre amené à devoir compenser la baisse de la perméabilité de la charge due à la diminution de l'enfournement de coke pour que le haut fourneau fonctionne normalement. Le but de l'invention, obJet de la présente demande de certificat d'addition, est justement de perfectionner le procédé de la demande de brevet principal. Plus particulièrement, le but de l'invention est de résoudre le problème énoncé ci-dessus. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé pour réduire la consommation d'agents réducteurs dans un appareil de fusion-réduction des métaux à partir de leurs minerais, notamment dans un haut fourneau sidérurgique, selon lequel on recycle le gaz de gueulard produit par l'appareil pour l'injecter dans la zone d'élaboration de l'appareil, et, préalablement à sa ré-injection, on élimine, au moins partiellement, l'anhydride carbonique qutil contient et on le rechauffe, caractérisé en ce que, conjointement avec ledit gaz, on injecte dans l'appareil une partie du minerai. Selon une caractéristique de l'invention, la quantité de minerai injectée conjointement avec ledit gaz est inférieure à 600 kg/tF. Selon un mode de réalisation de l'invention, on élimine la quasitotalité de l'anhydride carbonique dudit gaz avant son injection. Suivant un mode de réalisation préféré, on réchauffe ledit gaz au moyen de torches à plasma. Comme on le comprendra au vu de la description qui suit, en enfournant une partie du minerai avec la charge par le gueulard et en injectant l'autre partie du minerai avec le gaz de gueulard dans la zone d'élaboration de l'appareil, on peut diminuer le rapport des volumes de minerai et d'agent réducteur enfournés par le gueulard, ce qui permet d'eviter une baisse sensible de la perméabilité de la charge ou bien de maintenir cette perseaW bilité à un niveau admissible pour un fonctionnement normal de l'appareil. On a présenté dans le tableau en annexe les rapports en volume du minerai et du coke qui sont enfournés dans un haut fourneau. Comme on l'a déjà expliqué ci-dessus, c'est le coke qui influe sur la perméabilité de la charge vis-à-vis du gaz. Le rapport en volume mineraijcoke indique donc le degré de la perméabilité de la charge. Dans la production habituelle de fonte hématite, le rapport en volume minerai/coke est de 0,815. Par contre, dans le procédé de la demande de brevet principal selon lequel on injecte dans les tuyères le gaz de gueulard en le réchauffant au moyen de torches à plasma, le rapport en volume minerai/coke s'élève à 1,645, ce qui implique une baisse sensible de ja perméa bilité de la charge. Lorsque, conformément à l'invention, on injecte 500 kg/tF de minerai conjointement avec le gaz de gueulard dans les tuyères équipées de torches à plasma, le rapport en volume minerai/coke des matières enfournés au gueulard baisse jusqu'à 1,095. Ainsi, selon l'invention, la perméabilité de la charge est améliorée ou bien maintenue à un niveau acceptable. Il est préférable de limiter l'injection de minerai à une quantité de l'ordre de 600 kg/tF. En effet, lorsqu'on augmente la quantité de minerai injectée conjointement au gaz, la température du gaz de gueulard sortant de l'appareil augmente également, ce qui traduit un abaissement du rendement énergétique global de l'opération. La limite d'injection de minerai découle donc d'un compromis entre la perméabilité et le rendement thermique qui devrait être atteint aux environs de 500 kg/tF, ainsi que l'ont constaté les inventeurs. L'injection de minerai oxydé au bas de l'appareil constitue un apport d'oxygène qui conduit au développement d'une réaction fortement endothermique et demande de limiter les apports de C02 par le gaz de gueulard recyclé, C 2 dont la décomposition est également endothermique. Il est donc préférable d'éliminer la quasi-totalité du C02 contenu dans le gaz de gueulard avant de l'injecter dans l'appareil, cette élimination pouvant se faire par tout traitement approprié connu, par exemple par lavage du gaz avec une solution active. Comme on le sait, les gaz produits aux points d'injection dans l'appareil doivent être à une température de l'ordre de 2 0000C ou plus, et ceci après réduction du minerai de fer injecté. Les forts besoins thermiques existant dans cette zone conduisent à préférer les torches à plasma comme moyen de fourniture d'énergie en chauffant le gaz recyclé plutôt que l'injection d'oxygène pur qui peut également fournir de l'énergie par combustion de coke. Le minerai injecté selon l'invention est, préalablement à l'injection, divisé ou pulvérisé afin de faciliter l'injection. Le débit de gaz de gueulard injecté dans l'appareil doit être déterminé conformément aux conditions de fonctionnement de l'appareil. Le gaz de gueulard restant peut être soit évacué à la torchère, soit utilisé pour d'autres buts, par exemple, comme combustible pour une centrale thermique. T A B L E A U ENFOURNEMENT POUR HAUT FOURNEAU coke minerai minerai/coke kg/tF m3/tF kg/tF m3/tF (en volume) Production habituelle de fonte hématite 460 0,920 1 500 0,750 0,815 Production de fonte hématite selon la demande de brevet principal avec 228 0,456 1 500 0,750 1,645 réchauffage à plasma Production de fonte hématite selon charge : 1 000 228 0,456 charge : 0,500 1,095 l'invention avec réchauffage à plasma injection : 500 REVENDICATIONS 1") Procédé pour réduire la consommation d'agents réducteurs dans un appareil de fusion-réduction des métaux à partir de leurs minerais, notamment dans un haut fourneau sidérurgique, selon lequel on remplace le vent habituellement soufflé dans l'appareil par le gaz de gueulard produit par ledit appareil, gaz de gueulard que l'on recycle pour l'in- jecter dans la zone d'élaboration de l'appareil après avoir préalablement éliminé, au moins partiellement, l'anhydride carbonique qu'il contient et après l'avoir préchauffé, caractérisé en ce que, conjointement avec ledit gaz, on injecte dans l'appareil une partie du minerai. 2") Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité de minerai injecté conjointement avec ledit gaz est inférieure à 600 kg/tF. 30) Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on élimine la quasi-totalité de l'anhydride carbonique contenu dans ledit gaz avant son injection. 4 ) Procédé selon l'une des revendications 1 à 3,'caractérisé en ce qu'on chauffe ledit gaz au moyen de torches à plasma.