Brevet FR2540139A1 — publié le 19840803

254313; L'invention a pour objet un procédé d'agglomération de minerai, plus particulièrement de minerai de fer, au moyen de combustible gazeux, avec éventuellement addition de combustible solide. Ce procédé s'applique notamment aux usines sidé- rurgiques fabriquant des agglomérés de minerais de fer et qui disposent de quantités importantes de gaz, parfois de faible pouvoir calorifique. Dans le cas des usines sidérurgiques ne disposant pas de centrale électrique, une-grande partie de ce gaz est perdue en étant brûlée à la torchère Le procédé selon l'invention vise à consommer un maximum de combustible gazeux pour la fabrication des agglomérés Il peut être em- ployé dans d'autres industries chaque fois qu'il y aura à produire des agglomérés et que l'on disposera de gaz combus- tible à un coût économique intéressant. Les procédés d'agglomérations connus jusqu'ici fonctionnent de la manière suivante: On nodulise un mélange de minerais à agglomérer, de combustible et de fines de retour dans-des appareils adéquats, o l'on ajoute en outre l'eau nécessaire à la nodulation Le mélange nodulisé est déposé sur une chaîne, la hauteur de la couche déposée pouvant varier entre 30 et cm. On allume ensuite le mélange à l'aide d'une hotte d'allumage munie de brûleurs fournissant des fumées pouvant atteindre le niveau de température nécessaire pour la fusion des minerais Cet apport thermique peut être d'environ th/t d'aggloméré par exemple dans le cas du minerai lor- rain Le mélange étant allumé, on aspire de l'air froid de haut en bas à travers le mélange jusqu'à ce que le front de combustion atteigne les barreaux de la chaîne. L'aggloméré est ensuite refroidi soit sur une chaî- ne par aspiration d'air froid de haut en bas, comme pour la phase d'agglomération, soit sur un refroidisseur extérieur après que l'on a partiellement concassé et éventuellement criblé l'aggloméré déchargé chaud. Des variantes existent selon lesquelles l'on essaye de remplacer une partie du combustible solide par des thermies apportées sous forme gazeuse, à llaide de fumées chaudes produites dans une hotte située immédiatement après la hotte d'allumage La température de ces fumées peut être modulée sur la longueur de cette duxième hotte, leur teneur en oxygène devant être suffisante pour brûler convenablement le combustible solide du mélange. Malgré une optimisation de la température et de la teneur en oxygène des fumées, cet apport thermique sous forme de fumées chaudes ne peut excéder 10 % des apports thermiques totaux sans une dégradation importante du bilan thermique de l'agglomération. Une autre variante possible est un préséchage de la charge avant allumage qui ne peut être réalisé qu'à basse température (inférieure à 3500 C) ou à l'aide de fumées neutres pour éviter l'inflammation du combustible solide. Les procédés que l'on vient d'énumérer présentent toutefois les inconvénients suivants: a Une perte thermique important par imbrûlés dans les fumées (CO, matières volatiles) qui représente un minimum de 15 % des apports par le combustible solide, soit par exemple 60 th/t d'aggloméré en minerai lorrain. b Une perte de chaleur sensible de l'aggloméré ( 60 à 100 th/t A) dont une partie, il est vrai, peut être récupérée sur le refroidisseur mais pour donner des thermies à bas niveau ( 3000 C maxi). c Une réductibilité des agglomérés éloignée de l'optimum pour la raison que l'emploi de combustible solide porte localement l'aggloméré à une température nettement plus élevée que le point de fusion du minerai ( 1220 12301 C par exemple pour le minerai lorrain) ce qui conduit à une perte de porosité de la matière. d Un rejet important de gaz polluants du type N Ox et S Ox, liés à l'emploi de charbons, avec les problèmes de corrosion que cela représente. Le but de l'invention est de remédier à ces incon- vénients grâce à un procédé qui évite l'utilisation de combustible solide, ou en réduit l'utilisation, puisque celle-ci est la cause de la plupart des inconvénients préci- tés, et puisque le combustible gazeux est souvent avantageux au point de vue économique. A cet effet l'invention a pour objet un procédé d'agglomération de minerai au moyen de combustible gazeux caractérisé en ce que on place sur grille une couche dudit minerai avec ses constituants pour agglomération non combus- tibles et on l'agglomère au moyen de fumées chaudes aspirées de haut en bas, la température desdites fumées étant telle que le minerai subisse un début de fusion. C'est ainsi que, par exemple pour le minerai lor- rain, les fumées à une température de 1300 C aspirées à travers la couche de mélange permettent de porter celui-ci à 12500 C, température de fusion du minerai lorrain. Aspirer des gaz à si haute température à travers une couche de produit en fusion peut paraître une opération délicate voire illusoire, compte tenu du problème de perméa- bilité, et conduisant sans doute à de très faibles producti- vités En fait, il n'en est rien; en effet on constate que si la perte de charge augmente au début, au fur et à mesure que l'on élève la température des fumées aspirées à travers la couche, il se produit une brusque élévation de la perméa- bilité lorsque l'on atteint les températures permettant la fusion de la matière Ceci provient du fait qu'une fois fondue, la matière coalesce, conduisant à la formation de pores à travers lesquels les gaz chauds peuvent facilement circuler. En outre, le procédé permet de fonctionner, si nécessaire, à des hauteurs de couche de 20, voire 10 centimè- tres pour adapter la productivité. Ce procédé peut, en outre, comporter une ou plu- sieurs des caractéristiques suivantes: a/ L'aggloméré est refroidi par un gaz de refroidis- sement soufflé de bas en haut, et ce gaz ainsi réchauffé est utilisé pour obtenir de l'air chaud destiné à l'agglomération et pour réaliser un préséchage avant agglomération. bl Le refroidissement de l'aggloméré est effectué jusqu'à ce que la couche supérieure de l'aggloméré soit à une température d'environ 2500 C. L'invention a aussi pour objet une installation pour mettre en oeuvre le procédé précité caractérisée en ce qu'elle comporte une grille d'agglomération couverte totale- ment par successivement une hotte pour répartir les gaz chauds de préséchage, une hotte d'agglomération munie de brûleurs, et une hotte de récupération pour capter les gaz chauds provenant de l'air de refroidissement soufflé à travers le gateau d'aggloméré. Cette installation peut aussi être caractérisée en ce qu'elle mporlte un échangeur ayant une enceinte et un circuit intérieur à celle-ci, l'enceinte recevant les gaz chauds provenant du refroidissement, et le circuit intérieur recevant l'air froid pour addition auxdits brûleurs,des con- duites amenant respectivement lesdits gaz chauds ayant tra- versé l'échangeur à la hotte de préséchage et l'air réchauffé aux brûleurs de la hotte d'agglomération, des ventilateurs assurant la circulation des gaz, des fumées et de l'air. Afin de mieux faire comprendre l'invention on en décrira ci-dessous un mode de réalisation en se référant au dessin annexé dont la figure unique représente très schéma- tiquement une installation suivant l'invention. Cette installation comprend une grille d'agglomé- ration G totalement recouverte par trois hottes: une hotte 1 destinée à répartir convenablement les gaz chauds du préséchage, une hotte 2 munie de brûleurs (non représentés), que l'on peut appeler hotte d'agglomération, et une hotte 3 de récupération destinée à capter les gaz chauds dûs à l'air soufflé par le ventilateur 14 à travers le gateau d'agglomé- ré pour le refroidir. Un échangeur 4, de construction simple et écono- mique, c'est-à-dire de surface d'échange réduite, présente une enceinte 4 a et un circuit d'échange 4 b L'enceinte reçoit les gaz chauds de la hotte 3 par une canalisation 5 Une canalisation 6 pourvue d'un ventilateur 7 amène ces gaz ayant traversé l'échangeur à la hotte de préséchage 1 D'autre REVENDICATIONS 1 Procédé de traitement thermique de produits ou pièces en allia- ges de zirconium consistant en un préchauffage dans le domaine bêta suivi d'une trempe à l'eau, caractérisé en ce que l'eau a une tempé- rature comprise entre 100 C et 500 C et est additionnée d'un agent mouillant. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'eau est additionnée de 1 % à 5 % en poids d'un savon liquide. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'eau est additionnée de 1 % à 5 % en volume d'un savon liquide concentré. 4 / Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la pièce trempée est une ébauche-en "Zircaloy 2 " ou en "Zircaloy 4 ". principale de cette méthode est de ne pas porter les barreaux de grille à trop haute température On refroidit ainsi jusqu'à ce que l'aggloméré de la couche supérieure soit à 2500 C. L'aggloméré est ensuite défourné et criblé à froid avant d'être expédié vers le haut fourneau. Suivant les conditions locales, il peut arriver que l'usine ne dispose pas de suffisamment de gaz pour pro- duire la totalité de son aggloméré sans autre apport ther- mique Dans ce cas, il existe une variante qui consiste à amener une part des apports thermiques sous forme de combus- tible solide. Si une partie des apports thermiques est fournie sous forme de combustible solide, il est nécessaire que les 1 fu m éee u v-eluppée 1 dans a -hottaedite 9 diagg 10 eratîoni contiennent une quantité suffisante d'oxygène pour brûler le combustible. Par ailleurs, les apports thermiques par voie ga- zeuse doivent être diminués au prorata des apports thermi- ques sous forme de combustible solide Dans ce cas, si l'on retient la notion de volume spécifique de gaz nécessaire pour les transferts thermiques dans la couche, le volume de fumées développé dans la hotte d'agglomération doit rester constant C'est donc l'enthalpie spécifique des fumées ou sensiblement leur température qui doit être diminuée au prorata des apports thermiques sous forme de combustible solide On aura de ce fait d'autant plus d'oxygène dans les fumées que l'on apportera plus de thermies sous forme de combustible solide. Il faut noter que l'optimisation du procédé doit être faite cas par cas On a à prendre en compte notamment la quantité de gaz disponible, la quantité de combustible à ajouter, la température de l'air destiné à la hotte d'agglo- mération à la sortie de l'échangeur, le taux d'oxygène dans les fumées qui en résulte, ainsi que le rendement de combus- tion du combustible solide en découlant. Il apparait que l'épaisseur de la couche à agglo- mérer intervient ici comme paramètre En effet, elle joue sur la température moyenne du gaz de refroidissement à l'entrée de l'échangeur, donc sur la température de l'air de combustion entrant dans la hotte d'agglomération Ceci est surtout vrai si les fumées qui sont produites sont à une température inférieure à la température de fusion du mélange. La hauteur de couche a par ailleurs un effet sur les caractéristiques de l'aggloméré produit par le biais de son temps de maintien à haute température qui en résulte. L'avantage du procédé au point de vue économique est que l'on récupère judicieusement la chaleur sensible de l'aggloméré, dont l'ordre de grandeur est sensiblement identi- que aux apports thermiques nécessaires pour faire fonctionner le procédé Cette chaleur sensible est récupérée à l'aide d'un gaz atteignant des niveaux thermiques élevés. Ce gaz est ensuite partiellement refroidi dans un échangeur d'un rendement médiocre (environ 50 %) donc de surface d'échange et de prix modérés pour échauffer de l'air à un niveau de température permettant l'utilisation de gaz à bas pouvoir calorifique pour la production d'aggloméré. Le gaz ainsi partiellement refroidi est ensuite utilisé pour le préséchage partiel du mélange, conduisant ainsi globalement à une récupération effective de 75 /% de la chaleur sensible de l'aggloméré. Ce type de récupération permet au procédé suivant l'invention d'avoir comme autre avantage de conduire à une consommation thermique globale inférieure à celle des procé- dés classiques. REVENDICATIONS 1 Procédé d'agglomération de minerai au moyen de combustible gazeux caractérisé en ce que on place sur grille (G) une couche (A) dudit minerai avec ses constituants pour agglomération non combustibles et on l'agglomère au moyen de fumées chaudes (F) aspirées de haut en bas, la température desdites fumées étant telle que le minerai subisse un début de fusion. 2 Procédé suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que l'aggloméré est refroidi par un gaz de refroidissement soufflé de bas en haut, et ce gaz ainsi réchauffé est utilisé pour obtenir de l'air chaud destiné à l'agglomération et pour réaliser un préséchage avant agglomération. 3 Procédé suivant la revendication 2, caracté- risé en ce que le refroidissement de l'aggloméré est effectué jusqu'à ce que la couche supérieure de l'aggloméré soit à uni Em r d 2 AC 4 Installation pour mettre en oeuvre le procédé suivant la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comporte une grille d'agglomération (G) couverte totalement par successivement une hotte ( 1) pour répartir les gaz chauds de préséchage, une hotte ( 2) d'agglomération munie de brûleurs, et une hotte ( 3) de récupération pour capter les gaz chauds provenant de l'air de refroidissement soufflé à travers le gateau d'aggloméré. Installation suivant la revendication 4, ca- ractérisée en ce qu'elle comporte un échangeur ( 4) ayant une enceinte ( 4 a) et un circuit intérieur ( 4 b) à celle-ci, l'enceinte recevant les gaz chauds provenant du refroidis- sement, et le circuit intérieur recevant l'air froid pour l'addition auxdits brûleurs, des conduites amenant respecti- vement lesdits gaz chauds ayant traversé l'échangeur à la hotte ( 1) de préséchage et l'air réchauffé aux brûleurs de la hotte ( 2) d'agglomération, des ventilateurs ( 7, 9, 12, 14) assurant la circulation des gaz, des fumées et de l'air.