Brevet FR2762015A1 — publié le 19981016

La présente invention concerne un procédé et un appareil pour le frittage d'une matière manganifère finement divisée, dans un appareil de frittage du type à convoyeur, par utilisation de la chaleur de combus- tion des composés de manganèse qui sont contenus dans la matière et qui ont un degré élevé d'oxydation. En relation avec l'extraction et le broyage du minerai de manganèse, on obtient des quantités im- portantes de minerai finement divisé ayant une granulomé- trie inférieure à 6 mm. Actuellement, on utilise seule- ment en partie ce minerai finement divisé, tandis que la majeure partie dudit minerai est stockée. On ne peut pas utiliser le minerai finement divisé en quantité impor- tante dans la fusion du minerai car la matière finement divisée provoque facilement la formation d'une croûte solide à la partie supérieure de la masse fondue, dans le lit de matière du four électrique qui est largement utilisé pour la fusion. La formation de cette croûte em- pêche une sédimentation régulière du lot de matière à in- troduire dans le four de fusion et crée un passage préfé- rentiel des gaz de réduction produits dans le processus de fusion. Le minerai de manganèse finement divisé est géné- ralement fritté dans un four à grille mobile, ou sur une bande en acier du type à grille ouverte, ou par lot dans une machine de frittage à cuvette. Le four à grille men- tionné en premier est de structure compliquée et nécessite un entretien très coûteux. En outre, ce type de four à grille est économique seulement pour de très grandes capa- cités. Lorsqu'on effectue le frittage du lit de matière sur une bande en acier du type à grille ouverte, le régla- ge de température dudit lit de matière n'est pas très pré- cis, puisque l'air du hall entourant la bande en acier est aspiré directement à travers le lit de matière. Dans le frittage en cuvette, la capacité de frittage reste faible et la qualité du produit fritté obtenu n'est pas homogène. L'objet de la présente invention est de suppri- mer certains des inconvénients de l'art antérieur et de procurer un procédé et un appareil perfectionnés et de meilleur rendement en énergie pour le frittage de matiè- res manganifères finement divisées, au moyen d'une matiè- re carbonée, par utilisation de la chaleur de combustion des composés de manganèse contenus dans la matière et ayant undegré élevé d'oxydation. Les principales caracté- ristiques nouvelles de l'invention sont indiquées dans les revendications annexées. Conformément à l'invention, la matière mangani- fère finement divisée qu'on veut fritter est d'abord pré- traitée afin d'effectuer le frittage d'une façon avan- tageuse. Dans ce prétraitement, on ajoute à la matière manganifère finement divisée un certain liant et, si néces- saire, une matière combustible. Le mélange obtenu est transformé en microboulettes, après quoi la matière est prête à être frittée. La matière prétraitée qu'on veut fritter conformément à l'invention est introduite dans un appareil de frittage du type à convoyeur, sous la forme d'un lit de matière sensiblement uniforme, afin d'effectuer le frittage essentiellement en fonctionnement continu. Con- formément à l'invention, l'appareil de frittage du type à convoyeur comprend avantageusement des zones séparées pour le séchage et le frittage de la matière à fritter et pour le refroidissement du produit fritté. La matière frittée sortant de la zone de refroidissement est de préférence conduite plus loin, par exemple à un broyage, afin d'ajus- ter la granulométrie de la matière à une valeur appropriée pour le four de fusion. La matière finement divisée engen- drée lors du broyage est avantageusement renvoyée à l'é- tape de prétraitement du processus de frittage. Lorsqu'on traite une matière manganifère confor- me à l'invention, le lit de matière à envoyer à un appareil de frittage du type à convoyeur est avantageusement com- posé de deux parties. Sur la surface de convoyeur de l'appareil de frittage, on amène la couche en forme de lit, déjà frittée et broyée, qui est avantageusement constituée d'une seule etmâme matière. La fonction de ce lit, qui sert de couche inférieure, est de protéger la surface de convoyeur utilisée pour transférer la matiè- re, contre toute adhérence de ladite matière. Sur la cou- che de base, on amène ensuite le lit de matière manganifère proprement dit, qu'on veut fritter. Au moins une partie de la matière combustible requise peut être ajoutée sur la surface de la matière à fritter qui a déjà été placée sur la surface du convoyeur. Dans l'appareil conforme à l'invention, la sur- face de convoyeur utilisée pour transférer la matière à fritter comporte des ouvertures d'écoulement de gaz qui sont agencées dans la direction de déplacement de la sur- face de convoyeur et espacées les unes des autres, de sorte que les ouvertures d'écoulement de gaz sont dispo- sées dans lasurface de convoyeur sur toute la longueur de celle-ci. Les unes par rapport aux autres, les ouvertures d'écoulement de gaz sont placées de sorte qu'elles sont es- pacées les unes des autres également dans la direction transversale de la surface de convoyeur. Ainsi, lors du25 traitement de la matière suivant l'invention, les gaz peuvent avantageusement être conduits à travers le lit de matière en traitement. Dans la machine de frittage du type à convoyeur conforme à l'invention, autour de la bande de frit- tage servant de surface de convoyeur de l'élément de transport de matière, au voisinage immédiat de la bande de frittage, des conduits de gaz sont installés pour conduire les gaz utilisés dans le processus de frittage avantageusement d'une zone à une autre afin de créer des zones qui sont à des températures différentes. Lesdits conduits de gaz sont avantageusement installés de sorte que les gaz qui circulent dans le processus sont d'abord amenés à la zone de refroidissement. La zone de refroidis- sement est divisée, au moyen des conduits de gaz, en au moins deux parties, de sorte qu'une partie des gaz est conduite, par l'intermédiaire des ouvertures d'écoulement de gaz prévues sur la surface de convoyeur de la matière, à travers la matière frittée chaude, et une partie des gaz est conduite, par l'intermédiaire des ouvertures d'écoulement de gaz prévues sur la surface de convoyeur de la matière, à travers la matière frittée déjà refroi- die par l'autre partie des gaz. Les gaz sortant de la partie plus chaude de la zone de refroidissement, c'est-à- dire de la première partie de la zone de refroidissement, sont dirigés par un conduit de gaz vers une zone de réac- tion o a lieu le frittage proprement dit de la matière. A partir de la région d'extrémité de la zone de refroidis- sement, o la température des gaz émis est plus basse que celle des gaz venant de la première partie de la zone de refroidissement, les gaz sont dirigés par un conduit de gaz à une zone plus froide de séchage et de préchauffage qui précède la zone de réaction chaude. Les gaz venant de la zone de réaction et de la zone de séchage et de pré- chauffage sont dirigés vers une épuration et un refroidis- sement des gaz, d'o ils peuvent avantageusement être ren- voyés à l'appareil de frittage. Dans un appareil de frittage du type à convoyeur, la matière manganifère à fritter traverse d'abord la zone de séchage et de préchauffage o on fait circuler, à tra- vers le lit de matière, des gaz provenant du refroidisse- ment final de la matière déjà frittée. Dans la zone de sé- chage et de préchauffage, la matière est avantageusement séchée seulement partiellement, ce qui facilite la tenue du lit de matière avant le passage à la zone de réaction. Conformément à l'invention, à travers le lit de matière manganifère à fritter dans la zone de réaction, on fait circuler le gaz provenant du refroidissement préliminaire de la matière déjà frittée. La température de ce gaz est dans la plage de 700 à 800 C et, dans ce cas, le lit de matière est chauffé rapidement. En rela- tion avec le chauffage, l'oxygène contenu dans les compo- sés de manganèse est libéré du lit de matière manganifère et cet oxygène réagit vigoureusement avec la matière com- bustible carbonée contenue dans la matière ou ajoutée à celle-ci. Du fait des réactions exothermiques engendrées par l'oxygène, la température du lit de matière augmente rapidement jusqu'à la température de frittage, dans la plage de température de 1350 à 1450 C. Comme conséquence de la température élevée atteinte, le lit de matière àfrit- ter est partiellement fondu et, dans le lit, il se forme des canaux de gaz et une structure partiellement poreuse du fait du gaz de réaction et des gaz qui se dégagent du lit. En outre, dans la zone de réaction, des processus de réduction se produisent également en raison des effets du carbone contenu dans la matière et du monoxyde de carbo- ne engendré dans lesdites réactions, et ces processus de réduction affectent à la fois les composés de manganèse et les oxydes de fer contenus dans la matière. Dans l'appareil de frittage du type à convoyeur conforme à l'invention, le lit de matière venant de la zo- ne de réaction est envoyé à la zone de refroidissement. Le refroidissement est avantageusement effectué en deux stades. Au début de la zone de refroidissement, on fait circuler à travers le lit de matière un gaz qui est ensuite envoyé à la zone de réaction. Le gaz à utiliser dans la partie finale de la zone de refroidissement est conduit à travers le lit de matière frittée puis vers la zone de séchage et de préchauffage de l'appareil de frittage con- forme à l'invention. Dans la zone de refroidissement, le lit de matière frittée est refroidi à une température convenant pour un traitement suivant. En même temps, la structure du lit de matière frittée est avantageusement solidifiée. Le procédé et l'appareil conformes à l'inven- tion pour la production d'un produit fritté peuvent être apliqués à plusieurs matières manganifères. Ces matières sont par exemple des matières manganifères contenant un oxyde et du carbone. En outre, conformément à l'inven- tion, on peut utiliser moins de ces matières manganifères qui ont un degré élevé d'oxydation. Sur la base du degré d'oxydation du manganèse, on peut avantageusement déter- miner par exemple la quantité de matière combustible à ajouter à la matière. Lorsqu'on traite une matière manganifère con- formément au procédé de l'invention, avant le traitement à haute température, on ajoute un liant et, si nécessaire, une matière combustible à la matière à traiter. Le liant employé est de la bentonite ou une autre matière du même type, de sorte que la quantité de liant est avantageu- sement de 1% envjronenpoids de la matière à fritter. La matière combustible employée est du coke, du charbon ou une autre matière du même type, de sorte que la quantité de matière combustible est avantageusement de 6 à 9% en poids de la matière à fritter. Outre les dispositions qui précèdent, l'inven- tion comprend encore d'autres disposition qui ressorti- ront de la description qui va suivre. L'invention sera mieux comprise à l'aide du complément de description ci-après, qui se réfère au des- sin annexé qui représente un organigramme d'un mode pré- féré de réalistion de l'invention. Il doit être bien entendu, toutefois, que ce dessin et les parties descriptives correspondantes sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'invention, dont ils ne constituent en aucune manière une limitation. Comme représenté, la matière manganifère finement divisée 1 à traiter, la bentonite 2 servant de liant, le coke 3 servant de matière combustible, la matière en circu- lation finement divisée 4 du procédé et la poussière en circulation 5 sont mélangés dans un appareil de mélange 6, et le mélange obtenu est envoyé à une station de transformation en microboulettes 7. La matière prétrai- tée obtenue 8 est conduite à un appareil de frittage du type à convoyeur 9 o la matière en traitement est trans- férée au moyen d'une bande de frittage 12 qui est agencée de manière à tourner autour de tambours de transmission et de renvoi 10 et 11. Sur la bande de frittage 12, à sa première extrémité vue dans la direction de déplacement, on amène d'abord, au moyen d'un organe d'alimentation 13, une cou- che de produit déjà fritté pour former une couche de base semblable à un lit 23. Sur le dessus de ladite couche de base formant lit, à sa première extrémité vue dans la direction de déplacement de la bande de frittage 12, on amène la matière à traiter 8 proprement dite, au moyen d'un organe d'alimentation 14. Une partie de la matière combustible 26 nécessaire pour le frittage est amenée, par un dispositif d'alimentation 25, sur la matière 8 à traiter. La matière 8 à traiter qui est placée sur la bande de frittage 12 est d'abord envoyée à la zone de séchage et de préchauffage 15 o le séchage et le préchauf- fage sont effectués au moyen de gaz venant de la derniè- re extrémité de la zone de refroidissement 17, via un conduit de gaz 16. Le frittage de la matière 7 est effec- tué dans la zone de réaction 18, o le gaz venant de la première extrémité de la zone de refroidissement 17 est ame- né par le conduit de gaz 19. Sous l'effet des gaz chauds, dans la plage de température de 700 à 800 C, l'oxygène con- tenu dans les composés de manganèse commence à se déga- ger du lit de matière 8 et cet oxygène réagit vigoureuse- ment avec la matière combustible carbonée contenue dans la matière. La température de la matière s'élève mainte- nant jusqu'à la température de frittage, dans la plage de température de 1350 à 1450 C. Après frittage, la ma- tière va à une zone de refroidissement en deux stades 17 o le refroidissement est effectué au moyen de gaz amenés par des conduits de gaz 20 et 21. Le gaz venant du con- duit de gaz 20 est ensuite envoyé au conduit de gaz 16, et le gaz venant du conduit de gaz 21 est envoyé au con- duit de gaz 19. La matière frittée venant de la zone de refroidissement 17 est avantageusement à. nouveau trai- tée, par exemple par écrasement dans un broyeur 22. Une partie de la matière frittée est recyclée vers l'appa- reil de frittage 9, par l'intermédiaire de l'organe d'ali- mentation 13, pour recréer la couche de base formant lit 23 pour la nouvelle matière à fritter. Les gaz sortant de la zone de frittage 18 et de la zone de séchage et de préchauffage 15 sont envoyés à un épurateur de gaz 24 à partir duquel ils peuvent, si on le désire, être recy- clés vers le traitement de frittage. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'in- vention ne se limite nullement à ceux de ses modes de réalisation et d'application qui viennent d'être décrits de façon plus explicite; elle en embrasse au contraire toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du tech- nicien en la matière sans s'écarter du cadre ni de la portée de la présente invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour le frittage d'une matière fi- nement divisée contenant des composés de manganèse ayant une granulométrie inférieure à 6 mm et un degré élevé d'oxydation, au moyen d'une matière carbonée dans un ap- pareil de frittage du type à convoyeur (9) sensiblement en fonctionnement continu, caractérisé en ce que, à travers la matière (8) à fritter dans l'appareil de frit- tage (9), on conduit un gaz chaud (15,18) qui provoque des réactions de combustion entre les composés de manga- nèse contenus dans la matière (8) et ayant un degré élevé d'oxydation et le carbone agissant comme matière combustible, de sorte que le frittage (18) est effec- tué essentiellement au moyen de la chaleur de combustion dégagée par la matière (8) et que la matière frittée (8) est soumise à un refroidissement (17) avant d'évacuer la matière de l'appareil de frittage (9). 2.- Procédé suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce que, dans l'appareil de frittage (9), à travers le lit de matière (8), on conduit un gaz dans la zone de séchage et de préchauffage (15), dans la zone de réaction (18) et dans la zone de refroidissement (17). 3.- Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le refroidissement (17) de la matiè- re frittée est effectué en deux stades. 4.- Procédé suivant une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que, dans la zone de séchage et de préchauffage (15), on utilise un gaz provenant du refroidissement (17). 5.- Procédé suivant une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que, dans la zone de réaction (18), on utilise un gaz provenant du refroidis- sement (17). 6.- Procédé suivant une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que la matière employée (8) à fritter est une matière de type oxyde. 7.- Procédé suivant une quelconque des revendi- cations précédentes 1 à 5, caractérisé en ce que la ma- tière employée (8) à fritter est une matière à base de carbonate. 8.- Appareil pour la mise en oeuvre du pro- cédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, au voisinage immédiat de la bande de frittage (12) uti- lisée pour transférer la matière à fritter (8) à travers l'appareil de frittage (9), sont installés des conduits de gaz (16,17,20,21) afin de créer différentes zones (15, 17,18) ayant des températures différentes, et afin de con- duire les gaz circulant dans lesdits conduits de gaz en- tre les dites zones (15,17,18). 9.- Appareil suivant la revendication 8, ca- ractérisé en ce que, entre la zone de séchage et de pré- chauffage (15) et l'extrémité de sortie de la zone de re- froidissement (17),est installé un conduit de gaz (16). 10.- Appareil suivant les revendications 8 et 9, caractérisé en ce que, entre la zone de réaction (18) et la première extrémité de la zone de refroidisse- ment (17), est installé un conduit de gaz (19).