Brevet FR2599825A1 — publié le 19871211

La présente invention concerne les fours utilisés en particulier dans la métallurgie des non-ferreux et a notamment pour objet un convertisseur horizontal. La présente invention peut être utilisée notamment pour le convertissage de mattes de cuivre, de mattes brutes de nickel, de cuivre-nickel et polymétalliques à différentes teneurs en métaux non-ferreux de départ, dans le but d'obtenir des produits finaux tels que des mattes déferrées et du cuivre brut. Bien que les spécialistes travaillant dans ce domaine connaissent les termes "matte" et "matte de nickel déferrée", il convient de préciser, pour éviter tout malentendu ou toute fausse interprétation, ce qu'on entend ici par ces termes - une matte est un alliage de sulfures de métaux non ferreux et de sulfure de fer (notamment, matte de cuivre: Cu2S + FeS + impuretés matte de cuivre - nickel Cu2S + Ni3S2 + FeS + impuretés matte polymétallique : par exemple Cu2S + ZnS + PbS + FeS + impuretés matte de nickel: Ni3S2 + FeS + (Ni + Fe) + impuretés - une matte déferrée ets une matte débarrassée du fer (matte de nickel déferrée Ni3S2 + Ni matte de cuivre - nickel déferrée Cu2S + Ni3S2). On obtient le cuivre brut à partir de mattes de cuivre et de mattes polymétalliques. Une matte déferrée est obtenue à partir de mattes de nickel et de mattes de cuivre - nickel. Aujourd'hui, les exigences d'ordre technique et économique auxquelles doit satisfaire le traitement des mattes au convertisseur se sont considérablement accrues : augmentation du rendement des convertisseurs en nattes, augmentation du taux de métaux non ferreux ayant passé dans les produits obtenus, c'est-à-dire dans les mattes de nickel déferrées et dans le cuivre brut ; réduction de la consommation de réfractaires lors de la réparation des convertisseurs ; diminution des frais de main d'oeuvre pour le service du convertisseur. Il existe un appareil métallurgique du type convertisseur horizontal destiné à réaliser les opérations combinées de cuisson, de fusion et de convertissage ("Matériels modernes pour la fusion des minerais de cuivre à l'étranger" ( c'est-à-dire dans les pays autres que l'UFSS), série "Fabrication des métaux lourds non-ferreux", M. , 1976, par Portnov D.K., Khalin A.G., pp. 38-39). Cet appareil comporte un corps cylindrique présentant sur sa surface un bac pour le chargement des matières premières, l'évacuation des scories et des gaz, ledit bec étant symétrique par rapport au plan de symétrie vertical du corps de l'appareil. Dans ledit corps, à une certaine distance dudit bec, dans la zone délimitée, d'une part, par l'une des parois en bout du convertisseur, et d'autre part, par le bec, sont montées une rangée de tuyères soufflantes parallèles entre elles et au plan vertical de symétrie de l'appareil et placées suivant sa génératrice, ces tuyères assurant le soufflage d'oxydation. La partie du convertisseur qui est située sous son bec et la partie qui se trouve entre le bec et l'autre paroi en bout servent à la décantation des scories. Une telle disposition assure un convertissage efficace des matières premières sulfurées. Toutefois, le nombre limité de tuyères soufflantes d'oxydation et l'impossibilité d'en installer un plus grand nombre entraînent un bas rendement de l'appareil. On connaît un convertisseur horizontal pour la transformation de mattes par convertissage. (Diomidovsky D.A., "Fours métallurgiques", M., "Métallurgizdat", 1961, pp. 641 à 648), qui comporte un corps sur la surface cylindrique duquel est monté un bec pour l'introduction dans le convertisseur des matières de départ (matte liquide, flux, matières solides contenant des métaux non ferreux) pour l'évacuation des produits liquides résultant du processus (scories, mattes de nickel déferrées, cuivre brut), et pour la sortie des gaz technologiques perdus. Le bec est disposé sysmétriquement par rapport au plan vertical du convertisseur. Sür son corps, le long de la génératrice de sa surface cylindrique, sont disposées en une rangée, à une certaine distance du bec, des tuyères soufflantes d'oxydation.Les plans verticaux passant par l'axe de chaque tuyère sont parallèles entre eux et au plan de symétrie vertical du convertisseur. Une telle dispostion assure un convertissage efficace des nattes Toutefois, le fait que les tuyères soient disposées dans le corps du convertisseur de façon que les plans verticaux passant par leurs axes soient parallèles entre eux et au plan vertical de symétrie du convertisseur entraîne une formation intense de loups (matière fondue figée au bec du convertisseur) qui est due à des dépôts de matière fondue entraînée par le courant de gaz perdus à partir de la surface du bain en fusion se trouvant directement sous le bec. L'élimination des loups formés surle bec exige des arrêts du convertisseur ce qui réduit le temps de son fonctionnement sous soufflage et, par conséquent, le rendement du convertisseur de nattes. Outre cela, la formation de loups sur le bec entraîne une réduction de son aire de section, ce qui, pour de mêmes charges de soufflage,nécessite une augmentation de la vitesse de sortie des gaz perdus et, par conséquent, l'entraînement des poussières hors du convertisseur. L'augmentation des poussières entraînées hors du convertisseur conduit à une diminution du rendement en produits de convertissage dans la matte de nickel déferrée et dans le cuivre brut. La disposition de toutes les tuyères en parallèle entre elles n'assure pas un échange de masse suffisamment intense dans les couches supérieures de la matière en fusion, ce qui entraîne un ralentissement du processus de scorification et une utilisation incomplète des flux. L'invention vise donc un convertisseur horizontal dans lequel les tuyères soufflantes d'oxydation seraient disposées de manière à permettre d'élever le rendement du convertisseur ainsi que le taux d'extraction des métaux. Le problème ainsi posé est résolu du fait que dans un convertisseur horizontal du type comportant un corps cylindrique avec, disposé sur sa paroi cylindrique, un bec pour l'introduction des matières, pour l'évacuation des produits liquides et pour la sortie des gaz technologiques perdus,ledit bec étant symétrique par rapport au plan vertical du convertisseur, et des tuyères soufflantes montées dans ledit corps cylindrique en une rangée le long de sa génératrice et à une certaine distance du bec, suivant l'invention les tuyères sont montées avec inclinaison à gauche et à droite par rapport au plan de symétrie vertical du convertisseur, I'angle u(entre ce plan et chaque plan vertical passant par l'axe d'une tuyère se situant entre 10 et 250. Une telle disposition des tuyères crée des conditions permettant aux courants de gaz perdus sortant en entraînant les gouttes de matière fondue de se diriger à gauche et à droite par rapport au bec. Ces gouttes, en tombant sur la maçonnerie du convertisseur, reviennent dans le bain. Il en résulte une réduction de la quantité de matière fondue se figeant sur le bec du convertisseur et de la matière entraînée avec les gaz perdus. Ceci permet d'élever le rendement du convertisseur grâce à la réduction du temps d'arrêt nécessaire à l'élimination des loups du bec. En outre, cela permet d'augmenter le rendement en produits de convertissage (matte de nickel déferrée et cuivre brut) grâce à la réduc- tion des pertes de métaux s'en allant avec les gaz technologiques perdus. La disposition indiquée des tuyères exclut toute possibilité de pénétration de la matière fondue dans celles-ci lors du chargement des matières de départ solides et liquides. Ceci assure le fonctionnement ininterrompu des tuyères pendant toute la période de révision, en augmentant ainsi ie rendement du convertisseur. De plus, cette disposition des tuyères améliore les conditions d'échange de masse dans le bain du convertisseur, et ceci, à son tour, crée des conditions favorables au processus de scorification ainsi qu'à l'utilisation complète des flux. En cas où les tuyères sont disposées avec une inclinaison (à gauche et à droite par rapport au plan de symétrie vertical du convertisseur) d'un angle inférieur à 100, la vitesse de formation des loups sur le bec reste élevée, ainsi que les pertes de métaux entraînés avec les gaz perdus. Ceci réduit le rendement du convertisseur ainsi que le rendement en produits finis de convertissage (matte de nickel déferrée et cuivre brut). Lorsque les tuyères sont inclinées (à gauche et à droite par rapport au plan de symétrie vertical du convertisseur) d'un angle supérieur à 250, l'efficacité reste au niveau atteint en cas de disposition des tuyères avec une inclinaison comprise entre 10 et 250. Or la disposi tion des tuyères sous un angle d'inclinaison dépassant 250 rend difficiles la réalisation de la maçonnerie réfractaire du convertisseur et l'entretien des tuyères durant le fonctionnement du convertisseur. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, avec référence au dessin unique non limitatif annexé dans lequel - la figure 1 représente schématiquement un convertisseur horizontal selon l'invention (vue du côté des tuyères) - la figure 2 repré-sente le même convertisseur (vue d'en haut) avec indication conventionnelle des axes des tuyères. Le convertisseur horizontal possède un corps cylindrique 1 (figure 1) avec un garnissage en briques réfractaires. Sur la paroi cylindrique du corps 1 est disposé un bec 2 (figure 2) symétriquement par rapport au plan de symétrie vertical du convertisseur. Le convertisseur comporte aussi des tuyères 3 (figures 1 et 2) montées en une rangée le long de la génératrice de la paroi cylin drique du corps 1, à une certaine distance du bec 2. Les tuyères 3 sont montées avec une inclinaison à gauche et à droite par rapport au plan de symétrie vertical du convertisseur. L'angleD((figure 2) entre ce plan et chaque plan vertical passant par l'axe 4 d'une tuyère 3 est de préférence de 200. En ce cas, la distance entre la bouche de chaque tuyère 3 et le plan de symétrie vertical du convertisseur est supérieure à la distance entre le point d'entrée de cette tuyère 3 dans la paroi du corps 1 du convertisseur et ce plan. Une telle disposition des tuyères 3 crée des condi tions pour que l'écoulement du courant des gaz perdus entraînant des gouttes de matière fondue soit dirigé à gauche et à droite par rapport au bec 2. Ces gouttes tombent sur la maçonnerie du convertisseur et reviennent dans le bain de matière fondue. Ceci permet de réduire la quantité de matière fondue se figeant au bec du convertisseur et de la matière entraînée par les gaz-perdus. I1 en résulte une augmentation du rendement du convertisseur et du rendement en produits finis de convertissage, c'est-à-dire en mattes de nickel déferrées et de cuivre brut. Outre cela, une telle disposition des tuyères 3 exclut la possibilité de pénétration dans celles-ci de la matière fondue lors du chargement dans le convertisseur des matières soli-des et liquides.Ceci assure le fonctionnement ininterrompu des tuyères 3 durant toute la période de révision, ce qui augmente également le rendement du convertisseur. Dans l'exemple considéré, l'angle kest de 200. Cependant, il peut avoir toute valeur comprise entre 10 et 250. L'angle est choisi en fonction des cotes d'encom- brement du convertisseur. Le convertisseur horizontal fonctionne de la façon suivante. Le corps 1 avec sa maçonnerie en briques réfractaires est installé de façon que les bouches des tuyères 3 soient disposées au-dessus de l'axe géométrique du convertisseur (niveau possible du bain fondu dans le convertisseur) . A travers le bec 2, on verse de la matte fondue. Après le versement d'une certaine quantité de matte, on commence le soufflage oxydant (air ou air enrichi en oxygène) et on tourne le convertisseur afin d'immerger les tuyères 3 dans la matte à une profondeur de 300 à de 500 mm. Ensuite on arrête la rotation du convertisseur. Durant le soufflage de la matte, on charge dans le convertisseur, à travers le bec 2, le flux contenant du bioxyde de silicium et des matières solides contenant des métaux non ferreux. Durant le soufflage oxydant de la matte, a lieu, dans convertisseur, l'oxydation du sulfure de fer de la matte par l'oxygène du soufflage oxydant. I1 s'y forme du protoxyde de fer liquide et de l'anhydride sulfureux gazeux. Le protoxyde de fer entre en réaction avec le bioxyde de silicium du flux et forme des scories. L'anhydride sulfureux gazeux sort en permanence du convertisseur à travers le bec en étant entraîné par les-gaz perdus. Après la formation des scories, on fait tourner le convertisseur,on arrête le soufflage et on évacue les scories. Après l'évacuation des scories, il reste dans le convertisseur une masse sulfurée enrichie en métaux non ferreux, on y verse une nouvelle portion de matte et on répète l'opération jusqu'à l'accumulation dans le convertisseur d'une quantité suf-fisante de masse sulfurée enrichie en métaux non ferreux correspondant à la capacité du convertisseur. REVENDICATION Convertisseur horizontal du type à corps cylindrique (1) pourvu sur sa paroi cylindrique d'un bec (2) servant à l'introduction des matières, à l'évacuation des produits liquides et à la sortie des gaz technologiques, ledit bec étant disposé symétriquement par rapport au plan de symétrie vertical du convertisseur, et pourvu en outre de tuyères soufflantes d'oxydation (3) montées dans le corps cylindrique (1) en une rangée le long de sa génératrice, à une certaine distance du bec (2), caractérisé en ce que les tuyères sont montées avec inclinaison à gauche et à droite par rapport au plan de symétrie vertical du convertisseur, l'angle oi entre ce plan et chaque plan vertical passant par l'axe d'une tuyère (3) étant de 10 à 250.