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Procédé d'élimination des dioxines des fumées d'agglomération des minerais de fer.
La présente invention concerne un procédé d'élimination des dioxines des fumées d'agglomération des minerais de fer.
Le processus d'agglomération des minerais de fer est bien connu dans la technique.
Brièvement, on rappellera simplement ici qu'il consiste à déposer sur une bande d'agglomération, essentiellement formée d'une grille mobile sans fin, une couche d'un mélange de minerais de fer, de combustible solide, généralement du poussier de coke, et de diverses matières d'addition ; à enflammer cette couche à sa surface supérieure au moyen de brûleurs disposés dans une hotte d'allumage ; et à aspirer de l'air à travers le mélange, par des boîtes à vent situées sous la bande, pour faire progresser la combustion du combustible solide sur toute l'épaisseur de la couche. On obtient finalement, à l'extrémité de sortie de la bande d'agglomération, un gâteau aggloméré de minerai de fer destiné, après refroidissement, concassage et criblage, à être chargé dans un haut-fourneau.
Cette technique, largement utilisée, nécessite d'importantes quantités d'air pour entretenir la combustion et entraîne par conséquent la production de très grands volumes de fumées. Celles-ci contiennent diverses substances, en particulier des composés organo-chlorés, tels que les dioxines et les furanes ; ces substances peuvent se trouver dans les fumées en des quantités dépassant les limites imposées par les règlementations de protection de l'environnement. Dans la suite de la description, on utilisera le terme dioxines pour désigner globalement les dioxines proprement dites et les furanes, dont les structures moléculaires ne sont pas très différentes.
Il existe actuellement dans la technique quelques procédés de captation des dioxines par adsorption. Ces procédés de traitement requièrent en général des installations volumineuses et donc coûteuses, et génèrent le plus souvent de grandes quantités de sous-produits qu'il faut ensuite retraiter ou déposer en décharges contrôlées.
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Il est également connu de recycler une partie des fumées d'agglomération dans l'air aspiré à travers la couche de mélange, en utilisant une hotte de recyclage recouvrant entièrement ou partiellement la bande d'agglomération ; cette technique permet notamment de limiter le volume des fumées rejetées à l'atmosphère.
Ce recyclage ne permet cependant pas d'éliminer les dioxines des fumées résiduelles rejetées à l'atmosphère, car celles-ci se trouvent à peu près dans les mêmes conditions thermiques, avec ou sans recyclage.
La présente invention a pour objet de proposer un procédé d'élimination des dioxines des fumées d'agglomération des minerais de fer, qui ne nécessite pas de grandes installations et qui ne forme pas de sous-produits requérant un traitement particulier.
Conformément à la présente invention, un procédé d'élimination des dioxines des fumées d'agglomération des minerais de fer, dans lequel on recycle au moins une partie desdites fumées d'agglomération, est caractérisé en ce que l'on chauffe lesdites fumées au moyen d'au moins un brûleur, jusqu'à une température comprise entre 850 C et 1 500 C pendant une durée d'au moins 2 secondes et en ce que l'on refroidit brusquement les fumées ainsi traitées jusqu'à une température inférieure à 200 C.
Suivant une mise en oeuvre particulière, on prélève une fraction desdites fumées d'agglomération particulièrement chargée en dioxines, on chauffe lesdites fumées à une température comprise entre 850OC et 1050. C au moyen d'un ou de plusieurs brûleurs, qui sont de préférence des brûleurs à gaz.
Lesdits brûleurs sont disposés dans un réacteur. Le temps de séjour des fumées dans ledit réacteur est d'au moins 2 secondes à une température supérieure à 850 C avant le recyclage desdites fumées dans une hotte qui recouvre, partiellement ou entièrement, la bande d'agglomération. Les fumées traversent ensuite la couche d'agglomération où elles subissent un refroidissement brusque en traversant une zone humide située sous le front de flamme dans la couche de matière à agglomérer.
Cette zone humide est de préférence constituée par la partie de la matière à agglomérer qui n'a pas encore été atteinte par le front de flamme.
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Les hautes températures atteintes dans le réacteur et dans le front de flamme assurent une destruction pratiquement totale des dioxines des fumées ainsi traitées et le refroidissement brusque empêche que les dioxines se reforment.
La figure unique ci-jointe illustre schématiquement le procédé qui fait l'objet de la présente invention. L'installation d'agglomération y est représentée de manière fortement simplifiée, pour des raisons de clarté du dessin.
De façon connue, cette installation d'agglomération comprend une bande mobile sans fin 1, une trémie de chargement 2, une hotte d'allumage 3 équipée de brûleurs 4, et une série de boîtes à vent 5 disposées sous la bande 1. La trémie de chargement 2 dépose sur la bande 1 une couche 6 d'épaisseur uniforme de matières à agglomérer, et les brûleurs 4 de la hotte d'allumage 3 assurent l'inflammation du combustible présent dans la partie supérieure de ces matières. Ensuite, la cuisson des matières progresse jusqu'au déchargement de l'aggloméré en fin de bande, les fumées de combustion étant continuellement aspirées par les boîtes à vent 5.
En application du procédé proposé ici, une partie de ces fumées est captée séparément et envoyée dans un réacteur de destruction des dioxines 7. Le reste des fumées, qui peut par exemple contenir moins de dioxines, est traité de la mànière habituelle, symbolisée par la flèche en trait interrompu 8.
Les fumées arrivant dans le réacteur de destruction des dioxines 7 sont portées à haute température, par exemple entre 850OC et 1050 C, par des brûleurs 9.
Selon une variante particulièrement intéressante du procédé, permettant notamment de limiter les frais d'investissement de l'installation, le réacteur 7 peut consister en une simple conduite de recyclage des fumées, équipée de brûleurs non représentés.
Ensuite, les fumées traitées 10 sont recyclées dans une hotte 11 couvrant partiellement la bande d'agglomération 1, afin de récupérer leur importante chaleur sensible. Ce recyclage doit toutefois être accompagné d'un ajout d'air frais 12, avant et/ou dans la hotte 11, pour augmenter la teneur en oxygène des fumées traitées.
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L'apport d'air frais est cependant limité de manière à maintenir une température supérieure à 450 C dans la hotte de recyclage, afin d'éviter tout risque de reformation de dioxines.
D'autres variantes possibles ne sont pas illustrées ici parce qu'elles se comprennent aisément par une simple description. Il s'agit de variantes dans lesquelles on opère un fractionnement du recyclage des fumées traitées 10 et de l'air d'appoint 12, le recyclage étant ici réalisé sur une portion choisie de la bande d'agglomération recouverte par la hotte 11, le reste de la bande étant classiquement alimenté en air frais.
Le présent procédé permet d'opérer une élimination importante des dioxines présentes dans les fumées d'agglomération, sans nécessiter de grandes transformations des installations existantes. Il permet en plus de moduler la quantité de fumées recyclées,
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notamment en fonction de la distribution de leur teneur en dioxines le long de la bande d'agglomération.
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Process for the removal of dioxins from the agglomeration fumes of iron ores.
The present invention relates to a process for removing dioxins from agglomeration fumes from iron ores.
The process of agglomerating iron ores is well known in the art.
Briefly, it will simply be recalled here that it consists in depositing on a agglomeration strip, essentially formed of an endless moving grid, a layer of a mixture of iron ores, solid fuel, generally coke dust, and various addition materials; igniting this layer on its upper surface by means of burners arranged in an ignition hood; and sucking air through the mixture, through wind boxes located under the strip, to advance the combustion of solid fuel over the entire thickness of the layer. Finally, at the outlet end of the agglomeration strip, there is obtained an agglomerated cake of iron ore intended, after cooling, crushing and screening, to be loaded into a blast furnace.
This widely used technique requires large amounts of air to maintain combustion and therefore results in the production of very large volumes of smoke. These contain various substances, in particular organo-chlorinated compounds, such as dioxins and furans; these substances can be found in smoke in quantities exceeding the limits imposed by environmental protection regulations. In the following description, the term dioxins will be used to denote globally the dioxins proper and the furans, the molecular structures of which are not very different.
There are currently in the art some methods of capturing dioxins by adsorption. These treatment methods generally require large and therefore expensive installations, and most often generate large quantities of by-products which must then be reprocessed or deposited in controlled landfills.
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It is also known to recycle part of the agglomeration fumes in the air sucked through the mixing layer, using a recycling hood covering the agglomeration strip entirely or partially; this technique makes it possible in particular to limit the volume of the fumes discharged into the atmosphere.
This recycling does not however make it possible to remove the dioxins from the residual fumes discharged into the atmosphere, since these are found in roughly the same thermal conditions, with or without recycling.
The object of the present invention is to provide a process for removing dioxins from the agglomeration fumes of iron ores, which does not require large installations and which does not form by-products requiring special treatment.
According to the present invention, a process for removing dioxins from the agglomeration fumes of iron ores, in which at least part of the said agglomeration fumes is recycled, is characterized in that the said fumes are heated by means of at least one burner, up to a temperature between 850 C and 1500 C for a period of at least 2 seconds and in that the fumes thus treated are suddenly cooled to a temperature below 200 vs.
According to a particular implementation, a fraction of said agglomeration fumes particularly charged with dioxins is taken, said fumes are heated to a temperature between 850OC and 1050. C by means of one or more burners, which are preferably gas burners.
Said burners are arranged in a reactor. The residence time of the fumes in said reactor is at least 2 seconds at a temperature above 850 C before recycling of said fumes in a hood which covers, partially or entirely, the agglomeration strip. The fumes then pass through the agglomeration layer where they undergo an abrupt cooling by crossing a wet zone situated under the flame front in the layer of material to be agglomerated.
This wet zone is preferably constituted by the part of the material to be agglomerated which has not yet been reached by the flame front.
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The high temperatures reached in the reactor and in the flame front ensure an almost total destruction of the dioxins in the fumes thus treated and the sudden cooling prevents the dioxins from re-forming.
The single attached figure schematically illustrates the process which is the subject of the present invention. The agglomeration facility is shown in a highly simplified manner, for reasons of clarity of the drawing.
In known manner, this agglomeration installation comprises an endless moving strip 1, a loading hopper 2, an ignition hood 3 equipped with burners 4, and a series of wind boxes 5 arranged under the strip 1. The hopper loading 2 deposits on the strip 1 a layer 6 of uniform thickness of materials to be agglomerated, and the burners 4 of the ignition hood 3 ensure the ignition of the fuel present in the upper part of these materials. Then, the cooking of the materials progresses until the agglomerate is unloaded at the end of the strip, the combustion fumes being continuously sucked in by the wind boxes 5.
In application of the process proposed here, part of this smoke is captured separately and sent to a dioxin destruction reactor 7. The rest of the smoke, which can for example contain less dioxins, is treated in the usual way, symbolized by the dashed arrow 8.
The fumes arriving in the dioxin destruction reactor 7 are brought to high temperature, for example between 850 ° C. and 1050 ° C., by burners 9.
According to a particularly advantageous variant of the method, making it possible in particular to limit the investment costs of the installation, the reactor 7 may consist of a simple flue recycling pipe, equipped with burners not shown.
Then, the treated fumes 10 are recycled in a hood 11 partially covering the agglomeration strip 1, in order to recover their significant sensible heat. This recycling must however be accompanied by the addition of fresh air 12, before and / or in the hood 11, to increase the oxygen content of the treated fumes.
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The supply of fresh air is however limited so as to maintain a temperature above 450 C in the recycling hood, in order to avoid any risk of reformation of dioxins.
Other possible variants are not illustrated here because they are easily understood by a simple description. These are variants in which there is a fractionation of the recycling of the treated fumes 10 and of the make-up air 12, the recycling here being carried out on a selected portion of the agglomeration strip covered by the hood 11, the rest of the strip being conventionally supplied with fresh air.
The present process makes it possible to carry out a significant elimination of the dioxins present in the agglomeration fumes, without requiring major transformations of the existing installations. In addition, it modulates the amount of recycled smoke,
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in particular as a function of the distribution of their dioxin content along the agglomeration strip.