Brevet FR2583775A1 — publié le 19861226

Pulpe aqueuse de matières métallifères oxydées solides, notamment de minerai de fer La présente invention a pour objet une pulpe aqueuse de matières solides à l'état divisé, stable et possédant de bonnes propriétés rhéologiques, et comprenant essentiellement au moins une matière métallifère oxydée telle que du minerai de fer, de l'eau, un agent dispersant et un agent stabilisant. Par la suite on se référera par commodité uniquement au cas du minerai de fer, étant entendu que la pulpe selon l'invention peut aussi bien être réalisée à partir de matières métallifères très diverses telles que du minerai de manganèse ou de chrome, de minerai de fer préréduit, des éponges de fer, des fines de retour des installations d'agglomération, ou des poussières d'aciérie, etc... l'essentiel étant que ces matières contiennent des oxydes métalliques pouvant être réduits. En outre, par le terme "aqueuse", on entend désigner un milieu de dispersion pouvant être constitué, non uniquement par de l'eau, mais également par tout mélange ou émulsion de liquides, dans les conditions standard de température et pression dans lesquelles l'eau demeure cependant l'élément liquide prépondérant. Les pulpes de minerai de ce type peuvent être avantageusement utilisées pour le transport fluidique en conduite et leur injection dans un four de fusion réduction, tel qu'un haut fourneau, les injecteurs étant, dans ce cas, situés de préférence dans la zone de réaction, au voisinage des tuyères de soufflage du vent.Toutefois, ces utilisations ne sont industriellement envisageables que si la pulpe répond à un certain nombre de caractéristiques essentielles résumées ci-après - présenter une concentration massique en matières solides aussi élevée que possible (et en tous cas supérieure à 70 %) afin de réduire la quantité d'eau transportée et injectée et, partant, minimiser la quantité d'énergie nécessaire à leur mise en oeuvre, - être stable, c'est-à-dire d'une part, être stockable pendant une période de temps minimale de 1 à 2 heures sans qu'il y ait trop forte décantation et, si décantation il y a, n'exiger que peu d'énergie pour y remédier et, d'autre part, rester homogène pendant le transport et ne pas décanter dans les conduites utilisées à cet effet, - posséder de bonnes propriétés rhéologiques pour permettre le transport dans des conduites de faible section (10 à 100 mm de diamètre) ctest-à-dire ne présenter qu'une faible viscosité, n'excédant pas 6000 à 7000 centipoises environ. On sait que ce sont l'agent dispersant et l'agent stabilisant qui confèrent aux pulpes les propriétés ci-avant énumérées, avec une limite cependant quant à la concentration massique en minerai. En effet, les agents dispersant et stabilisant, mis en oeuvre à ce jour dans lesdites compositions, ne permettent pas de dépasser des concentrations massiques de l'ordre de 60 % sans affecter les autres caractéristiques. Le but de la présente invention est de remédier à cet inconvénient, c'est-à-dire de proposer des pulpes du type de celle définie au premier paragraphe de cette description et dont la concentration massique en matière solide est largement supérieure à ce qu'elle est dans les pulpes connues tout en présentant une stabilité, des propriétés rhéologiques et une aptitude à l'injection au moins aussi bonnes que celles desdites compositions connues. Ce but a été atteint selon l'invention par le choix d'un agent dispersant et d'un agent stabilisant spécifiques, et plus précisément par l'utilisation d'un polycarboxylate de métal alcalin ou alcalino terreux à titre d'agent dispersant, et de bentonite à titre d'agent stabilisant. La pulpe aqueuse selon l'invention peut contenir un composant complémentaire, tel qu'une matière carbonée (charbon par exemple), dont la présence peut être souhaitable lorsque ladite pulpe est destinée à être injectée dans un haut fourneau en vue de la réduction des oxydes métalliques qu'elle contient. La concentration massique en solides provenant de la matière métallifère et éventuellement de la matière carbonée peut atteindre 85 à 90 % environ dans la pulpe selon l'invention, ce qui constitue une amélioration très sensible par rapport aux pulpe antérieurement connues. Il est à noter qu'au delà de 90 %, la viscosité de cette pulpe est trop élevée pour permettre son transport en conduite avec des moyens couramment utilisés. Il est à noter également que le minerai de fer (comme d'ailleurs toute autre matière métallifère) peut être conditionné en pulpe selon l'invention à leur granulométrie et dans leur état physique d'origine (c'est-à dire non broyés ni séchés). L'agent dispersant selon l'invention est, comme indiqué précédemment, constitué par un polycarboxylate de métal alcalin ou alcalino terreux. On utilisera en particulier un polycarboxylate de sodium par exemple celui commercialisé en France sous la marque SOPROPON T36 par la société Rhône Poulenc. Cet agent dispersant a surtout pour effet de fluidiser la composition aqueuse tout en ayant simultanément une action favorable sur la stabilité. Quant à la bentonite, qui ne perturbe pas ou que très peu le comportement rhéologique de la composition aqueuse, elle a essentiellement une fonction de stabilisation. Les inventeurs ont étudié quantitativement l'influence de la concentration en agent dispersant et en agent stabilisant, d'une part, sur la viscosité de la pulpe aqueuse selon l'invention et, d'autre part, sur sa stabilité. Les résultats obtenus avec une pulpe à 85 % en poids de matières solides provenant uniquement d'un minerai de fer de granulométrie naturelle sont rassemblés sur les figures 1 et 2 annexées qui montrent respectivement ces influences sur la viscosité et sur la stabilité. Il convient de remarquer que les résultats exprimés sur la figure 1 sont issus de mesures réalisées au laboratoire à l'aide d'un viscosimètre BROOKFIELD de type RVT. De ces figures 1 et 2 où tous les pourcentages sont exprimés en poids par rapport à la matière solide, il ressort que la teneur en agent dispersant devra être égale à au moins 0,05 %, car en deçà la pulpe risque d'entre trop visqueuse pour son transport en conduite. En outre, on déduit par extrapolation que l'agent dispersant peut être présent à des teneurs pouvant atteindre 0,30 % environ. Quant à l'agent stabilisant, sa teneur maximale peut atteindre 0,85 % environ sans rendre la pulpe trop visqueuse, alors que sa teneur minimale se situe au voisinage de 0,25 %, sinon une décantation commence à apparaitre déjà après la première heure de stockage. Ces résultats ont été confirmés par des essais de transport effectués sur des compositions aqueuses ayant une teneur massique en matières solides de l'ordre de 85 %, dans des conduites de 10 à 50 mm de diamètre, avec des débits atteignant 3 m3/heure. Il est bien certain que l'Homme de Métier pourra, au moyen d'un certain nombre d'essais préalables, sélectionner aisément, dans les plages de concentration ci-dessus définies, les couples de valeurs qui seront opti males dans ses propres conditions d'utilisation. L'une des possibilités pour préparer les compositions de l'invention consiste à préparer d'abord un mélange liquide eau - dispersant stabilisant ou un mélange liquide eau - dispersant, le stabilisant étant dans ce cas mélangé directement à la matière solide. On réalise ensuite dans un malaxeur le mélange des solides (dans lesquels a éventuellement été incorporé au préalable l'agent stabilisant) avec le mélange liquide adéquat (eau dispersant - stabilisant ou eau - dispersant). La composition aqueuse résultante peut ensuite être amenée dans une trémie en vue de son stockage, cette trémie étant de préférence pourvue, à toutes fins utiles, de moyens d'agitation mécanique et/ou pneumatique de la pulpe. Cette dernière peut par ailleurs être transportée à l'endroit voulu par des conduites munies de moyens de pompage, ces conduites aboutissant par exemple à des tuyères permettant l'injection de la pulpe dans des hauts fourneaux. REVENDICATIONS 1. Pulpe aqueuse de matières métallifères oxydées solides à l'état divisé, comprenant un agent dispersant et un agent stabilisant, caractérisée en ce que l'agent dispersant est un polycarboxylate de métal alcalin ou alcalino terreux. 2. Pulpe selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'agent stabilisant est de la bentonite. 3. Pulpe selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'agent dispersant est un polycarboxylate de sodium. 4. Pulpe selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que la teneur en agent dispersant est égale ou supérieure à 0,05 % et en ce que la teneur en agent stabilisant est de 0,25 à 0,85 % environ, ces pourcentages étant exprimés en poids par rapport à la matière solide. 5. Pulpe selon la revendication 4, caractérisée en ce que la teneur en agent dispersant est de 0,05 à 0,30 % en poids par rapport à la matière solide. 6. Pulpe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle contient en outre une matière carbonée. 7. Pulpe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle contient jusqu'à 90 % en poids de matière solide provenant de la matière métallifère oxydée et éventuellement de la matière carbonée. 8. Pulpe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les matières métallifères oxydées sont du minerai de fer. 9. Application de la pulpe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'on l'injecte dans la zone de réaction d'un haut fourneau.