FR2571361A1 - Procede et installation de fabrication de laitier expanse fragmente - Google Patents

Abstract

PRODUCTION DE LAITIER EXPANSE SOUS FORME FRAGMENTEE EN GRAINS OU CAILLOUX A PARTIR DE LAITIER METALLURGIQUE EN FUSION, A L'INTERIEUR D'UNE ENCEINTE CYLINDRIQUE 1. L'ENCEINTE CYLINDRIQUE OU TROMMEL 1 PEUT TOURNER AUTOUR DE SON AXE XX INCLINE SUR L'HORIZONTALE. LE TROMMEL 1 PARCOURU PAR LE LAITIER ENTRE SON EXTREMITE SUPERIEURE AMONT ET SON EXTREMITE INFERIEURE AVAL COMPREND TROIS ZONES A, B, C DE TRAITEMENT DU LAITIER SUCCESSIVES DANS LESQUELLES SONT PREVUES SUR LA PAROI INTERIEURE DU TROMMEL 1 TROIS SORTES DE LAMES OU DENTS ESPACEES ENTRE ELLES POUR REFROIDIR LE LAITIER, LE FAIRE RETOMBER SUR LUI-MEME, LE FRAGMENTER ET RALENTIR SA PROGRESSION DE L'EXTREMITE AMONT VERS L'EXTREMITE AVAL. POUR SON EXPANSION, LE LAITIER EST RESTE SOUMIS A L'ACTION DE LA VAPEUR. OBTENTION DE LAITIER FRAGMENTE ET EXPANSE IMMEDIATEMENT A LA SORTIE DU TROMMEL 1, IMMEDIATEMENT UTILISABLE A LA CONFECTION DE MATERIAUX DE CONSTRUCTION.

Description

La présente invention est relative à la production de laitier expansé et fragmente, dans l'ensemble sous forme de gravier ou de cailloux, à partir de laitier métallurgique, notamment à partir de laitier de haut-fourneau ou bien de bas fourneau électrique.

On connait par le brevet français 922 472 un procede de production de laitier poreux consistant à verser du laitier de hautfourneau en fusion sur une couche de sable impregnee d'eau.Au contact de la couche de sable humide, le laitier explose et se fragmente en morceaux de laitier poreux, de structure macrocellulaire, de grosseur quelconque et très variable, ce qui necessite un traitement ulterieur de criblage et de broyage afin d'obtenir des fragments de dimensions uniformes. Le laitier poreux, criblé et broyé ainsi obtenu présente l'inconvénient d'une certaine fragilite. En outre, ce procedé connu provoque d'importants dégagements malsains de vapeur, de gaz et de poussières.Ce procédé nécessite enfin le remplissage et le transport d'une poche de laitier en fusion vers la couche de sable humide car il n'est pas possible de préparer une couche de sable imprégnée d'eau au pied d'un haut-fourneau, en-dessous. de la goulotte de coulée de laitier.

On connait par le brevet français 20 10 172 un procédé et un appareil pour mettre le laitier de haut-fourneau sous forme de boulets à peu pres sphériques et à l'état expansé. Ce procede consiste à verser le laitier en fusion dans une poche (l'emploi d'une poche de coulée du laitier est recommande), et à vider la poche de laitier dans un courant d'eau afin de melanger laitier et eau, et à projeter le courant de laitier et d'eau sur un tambour rotatif à palettes radiales qui, à son tour, envoie par projection le laitier divisé dans une fosse de reception. Ce mélange et cette projection assurent un contact suffisant du laitier avec l'air pour obtenir des boulets à peu près sphériques de laitier expansé.

Outre que ce procédé nécessite également le transfert du laitier dans une poche de coulée à sa sortie du haut-fourneau, les boulets obtenus sont en grande partie (environ 40 % de la masse totale de boulets) inutilisables dans la fabrication de produits agglomérés en blocs ou briques de construction en raison de l'extrème finesse des grains agglomérés composant ces boulets (ces grains trop expansés, ont une consistance dénommée "meringue"), qui les rend impropres à ladite fabrication de matériaux de construction.

On connait encore un appareil pour refroidir et granuler en continu le laitier, à sec, en grains non poreux, d'une taille moyenne de 20 mm, directement à partir de l'état liquide, en provenance du haut-fourneau, à une temperature de l'ordre de 14000C jusqu'à une température de sortie de 900"C. L'appareil est un tambour fixe et horizontal refroidi par eau et muni intérieurement d'une vis d'Archimède-horizontale, rotative, refroidie par eau, et excentrée par rapport à l'axe du tambour, pour l'entrainement du laitier de l'entrée vers la sortie du tambour dont les extrémités sont ouvertes. Cette vis est interrompue dans la partie mediane du tambour.Outre qu'un tel appareil soulève de sérieux problèmes d'entretien, notamment pour la vis d'Archimède toujours'en contact avec le laitier à une température d'au moins 900"C, il ne permet pas d'obtenir un laitier expansé car le laitier n'est pas en contact avec de l'eau. Il reste au contraire parfaitement sec. De plus, les grains de laitier obtenus à 9000C ne sont pas immédiatement utilisables ou transportables à la sortie du tambour ou trommel mais doivent être au préalable refroidis pour être transportes et/ou utilises.

La Demanderesse s'est donc posé le probleme de réaliser sur place, sans l'intermédiaire d'une poche réceptrice de laitier en fusion, et en limitant les degagements de vapeur ainsi que les emissions de poussières, du laitier fragmenté en morceaux de dimensions uniformes correspondant à celles des cailloux ou du gravier, ces morceaux étantsuffisamment resistants pour être utilisables en totalite, par exemple à la confection de blocs ou briques de construction de bâtiments.

L'invention a pour objet un procédé d'obtention de laitier expansé et fragmenté du type dans lequel on utilise de l'eau et dans lequel on met le laitier en contact avec l'air, ce procedé du type dans lequel on part de laitier metallurgique d'un appareil de fusion tel que le haut-fourneau ou le bas fourneau électrique, et du type dans lequel on introduit le laitier en fusion à l'intérieur d'une enceinte, et on le déplace de l'entrée vers la sortie de l'enceinte que l'on refroidit extérieurement tout en refroidissant ledit laitier à l'intérieur de l'enceinte, et tout en le fragmentant et en le divisant en fragments de plus en plus petits jusqu'à ce que'on atteigne la dimension de cailloux ou de graviers à la sortie de l'enceinte, caractérisé en ce que l'on crée de la vapeur d'eau dans l'enceinte et l'on met le laitier en fusion directement à la sortie de l'appareil de fusion en contact avec la vapeur d'eau à llinterieur de ladite enceinte et on déplace le laitier de l'entrée vers la sortie de l'enceinte en le faisant retomber sur lui-même.

L'invention a également pour objet une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé, cette installation du type comportant un trommel ou tambour refroidi extérieurement par eau et ouvert à l'air libre à ses deux extrémités, et des moyens mécaniquesintêrieurs en contact avec le laitier, étant caracterisée en ce qu'elle comporte à la suite d'un chenal de coulee de laitier provenant d'un appareil de fusion tel que haut-fourneau ou bas fourneau électrique, un trommel ou tambour rotatif d'axe de rotation incliné, l'extrémité de-coulee dudit chenal pénétrant à l'intérieur du trommel sur une courte longueur, le trommel ayant une extrémité amont côté chenal plus élevee que l'extrémité aval, et, à la suite du trommel, et au-dessous de l'extrémité aval de celui-ci, une cuve de réception des fragments de laitier expansé, ledit trommel etant pourvu de moyens de support et d'entrainement en rotation et étant équipé extérieurement de rampes tubulaires d'arrosage et intérieurement de moyens mécaniques consistants en protuberances ou saillies internes pour la fragmentation et la division du laitier ainsi que d'une rampe tubulaire de pulvérisation d'eau à vaporiser sur une fraction de la longueur totale du trommel, près de l'extrémité aval.

Grâce à ce procede et à cette installation, la fragmentation et l'expansion du laitier -et les dégagements de vapeur se produisent à l'intérieur du trommel ou du tambour rotatif, de sorte que les degagements extérieurs de vapeur et poussières sont limités, que les fragments de laitier obtenus ont à peu près, dans l'ensemble, les dimensions de cailloux ou de gravier ( l'exception des fragments qui sortent les premiers et à l'exception de ceux qui sortent les derniers d'une coulee de laitier), sont de grande dureté, ont une structure microcellulaire, et sont obtenus à quelques mètres de distance seulement d'un haut-fourneau ou d'un bas fourneau électrique, sans transport ni manutention autre que le parcours intérieur dans le trommel ou tambour rotatif, et sont entièrement utilisables à la confection de matériaux de construction, tels que blocs ou briques de laitier expanse, ciment, remblais de routes etc.

De plus, la fragmentation et l'expansion du laitier à l'intérieur du trommel se produisent sans eclatement car le laitier en fusion n'est pas en contact direct avec l'eau, mais est en contact direct avec la vapeur. Il en résulte que l'on n'entend aucun bruit d'explosion au cours de ce traitement.

Enfin, le procéde et l'installation de l'invention présentent l'avantage de permettre l'observation à'oeil nu et même la photographie des etats successifs de transformation du laitier au cours de sa traversée du trommel au tambour rotatif de l'invention.

D'autres caractéristiques et avantages apparaitront au cours de la description qui va suivre.

Au dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple,
La Fig. 1 est une vue schêmatique d'ensemble d'une installation de l'invention comprenant un haut-fourneau partiellement représenté sous forme très schematique, avec son chenal de coulee de laitier, un trommel rotatif et unie cuve pour recueillir le laitier expansé granulé ou fragmente,
La Fig. 2 est une vue schematique en coupe longitudinale du trommel ou tambour rotatif de l'invention,
Les Fig; 3 et 4 sont des vues en coupes transversales suivant les lignes 3-3 et 4-4 de la Fig. 2,
la Fig. 5 est une vue transversale suivant la ligne 5-5, à l'extrêmitê aval du tambour ou trommel de la Fig. 2,
La Fig. 6 est une vue partielle en perspective d'un détail extérieur du tambour ou trommel rotatif en zone de refroidissement proche de l'extrémité amont ou superieure de celui-ci,
Les Fig. 7, 8 et 9 sont des vues schématiques fonctionnelles transversales illustrant les trois phases essentielles de refroidissement et de transformation du laitier en fusion en laitier expansé en grains secs dans les trois zones du tambour rotatif de l'amont vers l'aval.

Suivant l'exemple d'exécution de la Fig. Fl l'invention est appliquée à un haut-fourneau H dont le chenal K de coulée de laitier en fusion pénètre à l'intérieur d'un tambour ou trommel cylindrique 1, près de la generatrice inférieure de celui-ci.

Les extrémités du trommel 1 sont ouvertes vers l'extérieur à l'air libre.

Le trommel 1 a un axe géométrique XX incliné sur l'horizontale d'un angle x de l'ordre de 5 dans le sens descendant de l'amont (extrémité ou entre-le laitier liquide par le chenal K) vers l'aval (extrémite où sort le laitier solide expanse et fragmenté en grains ou graviers pour être recueilli par gravité par exemple dans une cuve G).

Suivant l'exemple d'exécution des Fig. 1 et 2, le trommel 1 est porte par des galets porteurs 2 d'axes parallèles à l'axe XX, au voisinage des extrémités amont et aval. L'un des galets 2, situé près de l'extrémité amont, est moteur, et, à cet effet, entraine en rotation par un groupe moto-reducteur M.

Le trommel 1 est pourvu extérieurement d'une couronne 3 d'appui axial s'appuyant par son épaulement circulaire sur un galet 4 de butée axiale.

Les galets porteurs 2, le groupe moto-réducteur M, et le galet 4 de butée, sont portés par des châssis fixes sur un bâti incline S d'angle x par rapport à l'horizontale.

Le trommel l est logé à l'intérieur d'un carter 5 fixe au bâti S.

Dans cet espace annulaire sont fixees plusieurs rampes tubulaires 6 d'arrosage réparties uniformément autour du trommel 1, à l'extérieur de celui-ci, et de la même longueur que celui-ci. Les rampes tubulaires d'arrosage exterieur 6 sont branchées sur un tube unique d'alimentation en eau muni d'un robinet d'arrêt 7.

Suivant l'exemple d'exécution des Fig. 1, 2 et suivantes, le trommel 1, par exemple en tôle d'acier, d'un diametre interieur par exemple supérieur à l mètre, a une longueur suffisante pour comporter intérieurement trois zones A, B, C de protubérances internes destinées au traitement du laitier métallurgique L.

Les trois zones A, B, C de traitement de laitier L sont pourvues de moyens mecaniques ou protubérances internes qui sont les suivants
La zone amont A (Fig. 2, 3 et 6) est pourvue de lames creuses 8 constituées de deux segments circulaires en forme de demi-lentilles ayant une corde d'arc 9 en commun pour former l'arête d'un dièdre creux par rapport à la paroi exterieure cylindrique du trommel 1 découpe à cet effet suivant les deux arcs des lames creuses 8. Les deux arcs sont donc situés sur la surface cylindrique du trommel 1 et le dièdre de chaque lame creuse 8 est ouvert sur la surface cylindrique externe du trommel 1 à l'exception de ses extrémités en pointe qui sont partiellement obtures par des plaques 10 à peu près triangulaires formant avec le dièdre des poches ou goussets 10 de retenue d'eau de refroidissement provenant des rampes d'arrosage 6.

Les lames 8 qui sont donc susceptibles d'être emplies d'eau en partie par les goussets 10 sont disposées au nombre de deux diamétralement opposes sur des sections transversales circulaires espacées du trommel 1, orthogonales par rapport à l'axe XX.

Deux sections transversales consecutives de deux lames creuses 8 sont espacées d'une distance d supérieure au calibre des plus grosses mottes de laitier L en cours de solidification.

Sur l'exemple de la Fig. 2, la zone amont A comprend trois sections transversales de lames creuses 8. Il peut y en avoir davantage.

La zone intermediaire B (Fig. 2-4) est pourvue à l'intérieur du trommel l de dents plates ll inclinées d'un angle aigu y par rapport à des plans perpendiculaires à l'axe XX du trommel pour entrainer le laitier vers l'extrémité amont c'est-à-dire ppur constituer un moyen de ralentissement de la progression du laitier L vers la sortie aval du trommel 1. L'angle aigu y est de l'ordre de 20 à 30".

En d'autres termes, si le sens de rotation du tambour l (fleche f à la Fig. 2) est dans le sens inverse des aiguilles d'une montre pour un observateur O placé près de la cuve G et regardant l'extrémité aval du trommel 1, les dents ll sont inclines " droite" par rapport auxdits plans P ou section transversale du trommel 1. Mesurée par rapport à l'axe XX, l'inclinaison constante des dents 11 est de 90" moins y c'est-à-dire de l'ordre de 70 à 80".

Les dents ll sont réalises par exemple sous forme de courts tubes aplatis.

Sur chaque section angulaire transversale P du trommel pourvue de dents 11 d'entrainement et de fragmentation du laitier L (Fig. 4), les dents 11 sont par exemple au nombre de six régulièrement réparties sur le pourtour circulaire de ladite section circulaire transversale.

Chaque dent 11 constitue une petite portion d'hélice, mais l'ensemble des dents 11 ne constitue pas une hélice continue. I1 y a donc une multiplicité de petites portions d'hélices 11.

La zone aval C (Fig. 2 et 5) est pourvue de longues lames courbes ou socs 12, inclines d'un angle aigu y constant par rapport à des sections transversales ou plans P perpendiculaires à l'axe XX du trommel 1, pour entrainer les pierres de laitier vers l'extrémité aval ou sortie du trommel 1, et pour provoquer leur fragmentation en graviers. Pour l'observateur O précité, l'inclinaison des lames 12 est " droite", donc de même sens que celle des dents 11.

Les lames 12 sont de profil circulaire, ou en arc de cercle, sur leur périphérie et sur leur bord interne. Sur un espace angulaire de 360" autour de l'axe XX du trommel 1, les lames 12 sont au nombre de trois, dans cet exemple, reparties uniformément sur le pourtour circulaire (Fig. 5). I1 y a par exemple quatre groupes de trois lames 12, mais il peut y en avoir davantage. Les lames 12 sont espacées circulairement et axialement d'intervalles superieurs au calibre des grosses mottes de laitier L formées initialement dans la zone amont A. Les lames 12 constituent une multiplicite de portions d'hélices mais non une hélice continue unique.

Enfin, la zone aval C comporte interieurement une rampe tubulaire 13 de pulvérisation d'eau immédiatement vaporisée La rampe 13 est parallèle aux génératrices du trommel cylindrique 1, et proche des generatrices supérieures, à une distance E de l'axe XX du trommel qui est inférieure au rayon R du bord interne des lames 12, mesuree à partir de l'axe XX. La rampe tubulaire 13 se prolonge à l'extérieur du carter 5 et comporte un robinet d'arrêt 14.

Par rapport à la longueur totale du trommel 1, les zones A et C sont courtes et la zone intermediaire B est longue. La longueur de chacune des zones A, B, C et le nombre des protubérances internes 8, 11 et 12 qui garnissent la paroi interne du trommel 1 dépendent du débit de laitier en fusion que l'on introduit par le chenal K à l'extrémité amont du trommel 1.

FONCTIOhNEMENT
Lors de l'ouverture du chenal K de coulee de laitier en fusion, c'est d'abord une masse visqueuse de laitier qui sort en provenance de la partie supérieure du creuset du haut-fourneau A ou du bas fourneau.

Le trommel ou tambour 1 est mis en rotation lente, par exemple à une vitesse inférieure à 10 tours par minute, autour de son axe XX en même temps qu'est ouvert le robinet 7 d'admission d'eau- froide dans les rampes exterieures 6 d'arrosage de la paroi cylindrique extérieure du trommel qui se couvre ainsi totalement d'une pellicule d'eau de refroidissement. Cependant, les lames creuses 8 de la zone A de refroidissement se remplissent d'eau puisqu'elles comportent des goussets ou poches exterieures 10.

C'est donc d'abord une masse de laitier visqueuse en grosses mottes L1, qui tombe du chenal K dans le trommel 1. Ces grosses mottes sont entraînées en rotation par le trommel 1 et, au contact des lames creuses 8 à goussets d'eau 10 dans.la zone A se refroidissent brutalement et se cassent ou se désagrégent en morceaux plus petits, mais encore de dimensions importantes, et bien plus élevées que les cailloux à obtenir. Cette fragmentation est obtenue également par les chutes ou retombées des mottes L1 à l'intérieur, du fait de la rotation du trommel 1.

Dans la zone B, les grosses mottes initiales L1 sont entraînées vers l'extrémité aval par l'inclinaison du trommel mais sont ralenties par les protubérances internes ou dents 11. Ce ralentissement est dû non seulement à la saillie interne des dents 11 mais encore à l'effet d'écrou d'entrainement vers l'amont que les dents ll jouent par rapport aux mottes L1, se comportant comme une vis dans un mouvement hélicoïdal vis-écrou. Ce mouvement hélicoïdal est la resultante du mouvement de rotation du trommel 1 et de l'inclinaison de celui-ci ainsi que de celle des dents 11.Ce mouvement hélicoïdal tend à faire remonter le laitier vers la zone amont, mais la pente descendante du trommel vers la zone aval est prédominante de sorte que c'est un mouvement de progression vers la zone aval qui l'emporte, malgré le ralentissement provoqué par ledit mouvement hélicoïdal.

Dans cette zone intermédiaire B, les mottes L1 se refroidissent et se fragmentent en partie en pierres L2 par retombes les unes sur les autres. Une partie des mottes L1 atteignent la zone aval C sans être fragmentées. Les mottes Ll entrent dans la zone C grâce à l'espacement angulaire suffisant entre deux lames 12 voisines. Mais dans la zone C les mottes L1 ne progressent plus vers la sortie du fait qu'elles sont retenues par la saillie interne des lames 12 et que les lames 12 tendent à les faire remonter vers l'amont en raison de leur inclinaison et du sens de rotation du tambour 1.

Dans la zone aval C les pierres L2 seront retenues par la saillie interne des lames 12 ainsi que par leur inclinaison qui tend à les faire remonter vers l'amont, en raison du sens de rotation du trommel 1.

En raison de leur température initiale relativement basse (de l'ordre de 1000"C à la sortie du chenal de coulée K sur lequel elles se sont refroidies à l'air), les grosses mottes initiales L1 se fragmentent un.peu dans la zone A mais ne se fragmentent plus guère, sinon partiellement dans la zone B.

Par conséquent, de manière surprenante, malgré leur introduction initiale dans le tambour rotatif 1, ce ne sont pas des blocs provenant des mottes initiales L1 qui tombent les premiers dans la cuve de reception G. Mais il vont rester dans le trommel 1, en rotation, jusqu'à la fin de l'opération de traitement du laitier L, et c'est seulement à la fin que ces gros blocs Ll seront retirés du tambour 1 de la manière décrite plus loin.

Après cette coulée initiale de laitier visqueux formant de grosses mottes L1 à peine fragmentées, c'est du laitier fluide L qui coule par le chenal K, à une température de l'ordre de 1600"C. Alors, est ouvert le robinet d'admission d'eau 14 dans la rampe interieure 13 située dans la zone aval C du tambour 1, afin de produire une vaporisation de l'eau pulverisee dans une ambiance à une température de 100 à 300"C à l'intérieur du trommel 1.

La première coulée de laitier fluide est intensément refroidie dans la zone A (Fig. 7) au contact des lames creuses 8 à goussets d'eau 10, et entre également en contact dans cette zone A avec les premières vapeurs formées à partir de la rampe d'eau 13 de la zone C et remontant de cette zone C vers l'extrémité amont. Dans la zone A, le laitier L s'expanse alors, en silence, sans éclatement ni explosion, et commence sa solidification en fragments semi-pâteux qui sont entraines vers la zone B. Dans la zone B (Fig. 8), les fragments semi-pâteux de laitier continuent de se solidifier par refroidissement intense et subissent une division par effet de chute, en retombant les uns sur les autres lors de la rotation du trommel 1, et une division de la part des dents 11 de fragmentation qui ralentissent leur mouvement descendant vers la zone C où ils entrent sous forme de pierres L2.

Dans la zone C, les pierres L2 de laitier achèvent leur solidification et sont encore fragmentées,jusqu'à ce qu'elles atteignent leur etat de division le plus poussé sous forme de cailloux ou de graviers L3 de dimensions uniformes. Cette division s'opère par effet de chute des pierres L2 les unes sur les autres en ne perdant pas de vue que les pierres L2 sont déjà à l'état expansé par action de la vapeur en remontant de la zone C, donc plus aptes à la fragmentation.Cependant, ces cailloux L3 (Fig. 9)qui sont à une temperature relativement elevée, par exemple de l'ordre de 300"C alors que les gros fragments initiaux solidifiés Ll se trouvent être à une température supérieure à 300"C en raison de leur plus grosse taille que les cailloux L3, servent à élever la temperature dans la zone C au point de vaporiser l'eau pulvérisée par la rampe intérieure d'arrosage 13. Ces graviers ou cailloux L3 cedent donc leurs calories à l'atmosphère interne du tambour 1 pour servir à la formation continue de vapeur qui remonte vers la zone A amont du tambour 1, par effet de cheminee, pour servir à l'expansion du laitier dans les zones A et B.

Dans cette zone aval C, les lames ou socs 12 ralentissent la descente des cailloux ou graviers L3 de laitier expanse vers la sortie, mais, du fait que l'espacement angulaire entre deux lames consécutives d'une même spire est sensiblement supérieur au calibre des cailloux ou graviers L3 de laitier, ceux-ci peuvent franchir chaque espacement ou intervalle angulaire entre deux lames successives 12 et ainsi, de proche en proche, du fait de l'inclinaison du tambour rotatif vers la zone aval C, glisser sur la paroi intérieure de celui-ci, ce qui leur permet de sortir de l'extrémité aval C du tambour et de tomber en continu dans la cuve de réception G.

Lorsque la coulee de laitier liquide L est terminee, le chenal K est de nouveau obturé à sa partie supérieure, c'est-à-dire juste à sa sortie du creuset du haut-fourneau A, et, les derniers cailloux L3 de laitier expanse ayant à leur tour franchi la zone C pour être deversés dans la cuve de reception, il ne reste plus dans la zone C que les gros fragments initiaux L1, solidîfifiés, refroidis à une temperature inférieure à 300"C. Ces gros fragments L1 de laitier continuent de tourner à l'intérieur du tambour 1, etant re-tenus par l'inclinaison et le sens de rotation des lames 12.

Comme il faut vider complètement le tambour rotatif 1 (zones A,
B, C), en prévision de la coulé suivante de laitier, on arrête alors la rotation du tambour dans le sens f (sens inverse des aiguilles d'une montre pour un observateur O place à la sortie de la zone aval C et regardant celle-ci), et l'on entraîne le tambour 1 en rotation dans le sens contraire à f (sens des aiguilles d'une montre) de manière que, au lieu de freiner sinon de faire remonter lesdits fragments L1, les lames 12 ou socs les entraînent vers la sortie c'est- -dire vers la cuve de réception Ci par effet vis-écrou, les lames 12 jouant le rôle d'écrou, tandis que les fragments L1 jouent le rôle de la vis.

Les gros fragments tombent alors sur le dessus du tas de cailloux L3 et en sont facilement séparés. Les gros blocs L1 sont entrainés vers la sortie dans ce mouvement hélicodal. Les lames 12 sont suffisamment espacées axialement pour les laisser progresser vers la sortie.

Par ce procédé et cette installation, on obtient des cailloux ou graviers L3 de laitier expanse qui sont secs, de grande durete ou résistance mécanique, 'qui ont des dimensions comprises entre 0,5 mm et 5 à 15 mm ou plus de 15 mm suivant la vitesse de rotation du tambour ou trommel 1, qui ont une structure microcellulaire, qui ont une densité d'environ 1,10, et qui, en totalité, sont utilisables pour la fabrication de matériaux de construction tels que les agglomérés, par exemple sous forme de blocs ou briques parallèlèpipédiques.

La granulometrie des cailloux ou graviers L3 est fonction du debit d'arrosage de la rampe intérieure de pulvérisation 13 située dans la zone aval C et du nombre et de la répartition des lames 12 ou socs de la zone C.

En augmentant le debit d'arrosage par la rampe intérieure 13, donc la quantité de vapeur, la granulomêtrie diminue. En augmentant le nombre des lames ou socs 12 de la zone aval C et en diminuant l'espacement axial des lames ou socs 12, la granulometrie du laitier expansé diminue également.

Du fait du refroidissement extérieur, par les rampes 6, de la paroi cylindrique du trommel ou tambour 1 et des protubérances internes constituées par les lames creuses 8 (zone A), les dents 11 (zone B) et les lames ou socs 12 (zone C), le trommel 1 ne dépasse pas une température de 80"C. Le trommel est donc toujours à une température inférieure à lOO0C, ce qui evite l'adhérence du laitier aux protubérances intérieures 8, 11 et 12 et à la paroi cylindrique interne du trommel 1, et ce qui évite également une agglomération des fragments de laitier entre eux.

Dans ce procédé et cette installation, le laitier en fusion n'est jamais en contact direct avec l'eau. En effet, dans la zone-A et dans une partie de la zone B où l'on trouve encore du laitier en fusion, au moins en partie, il n'y a que de la vapeur à l'intérieur du tambour.

Par contre, dans la zone aval C ou se produit la pulvérisation d'eau par la rampe interieure 13, il n'y a plus de laitier en fusion mais seulement du laitier solide suffisamment chaud (environ 300"C) pour elever la température au point de provoquer la vaporisation de l'eau de la rampe 13. Ce contact du laitier en fusion exclusivement avec de la vapeur est particulièrement avantageux puisqu'il évite l'explosion du laitier et ne produit qu'une expansion silencieuse, sans eclatement, et avec peu de degagement de poussière.

Ce procedé et cette installation sont donc particulièrement avantageux pour l'environnement
En outre, du fait de l'absence de contact du laitier en fusion avec l'eau, la formation de "meringue", c'est-à-dire de morceau trop expansés, donc fragiles et se réduisant facilement en poussière, est évitee.

A part le début et la fin du fonctionnement, le procedé et l'installation de l'invention permettent d'obtenir une fragmentation assez homogène du laitier expanse sous forme de cailloux ou graviers C3. C'est ainsi qu'à la sortie du trommel 1 on obtient, par exemple, la granulométrie suivante
30 % en poids de la quantité totale de laitier expansé : O à 5 mm
35 % en poids : 5 à 15 mm
35 % en poids : plus de 15 mm.

Un simple criblage permet de séparer les différentes tranches de granulometrie obtenues.

Enfin, le procédé et l'installation de l'invention permettent d'obtenir des matériaux de construction de résistance mécanique accrue puisque, du fait de la microporosité ou structure microcellulaire du laitier expanse, il sont très durs et non friables.

En variante, la cuve de réception G peut etre remplacee par une benne de camion ; le laitier expansé peut être également deversé directement sur le sol. Mais il est toujours directement utilisable à la sortie du trommel 1.

Dans le cas des bas fourneaux electriques, le laitier expanse se prête au recyclage c'est-à-dire à la réutilisation à l'intérieur du bas fourneau lui-même.

En resume, le rôle des différents composants de l'installation de l'invention est le suivant
Rôle du tambour ou du trommel incline 1 : Réaliser trois zones de fragmentation du laitier A, B, C, tout en canalisant les vapeurs formées dans la zone aval C à partir de la rampe de pulvérisation d'eau 13. Cette vapeur remonte vers l'extrémité amont par un effet de cheminée afin d'expanser le laitier mis en contact avec cette vapeur dans le trommel 1.

- de par son inclinaison et sa rotation, faire progresser le laitier L au cours de sa fragmentation vers une cuve de réception G, des fragments finaux de laitier expansé ayant la dimension de graviers ou de cailloux L3, et refroidir le laitier tout le long de son parcours.

par la rotation, provoquer la chute des fragments de laitier les uns sur les autres, donc leur fragmentation.

Rôle des différentes zones A, B, C de transformation du laitier liquide en laitier granulé expansé et sec à l'intérieur du trommel
ZONE A : Refroidissement par les lames creuses 8 à goussets d'eau 10 et par le contact de la paroi cylindrique refroidie par les rampes tubulaires exterieures 6 d'arrosage, et première division ou fragmentation au moins partielle ou rupture des mottes pâteuses ou semi-solides - Expansion du laitier par la vapeur.

ZONE B : Refroidissement et fragmentation par les dents ll inclinées. Rôle de ralentissement de l'entraînement ers le bas, en raison du sens de l'inclinaison des dents 11 et du sens de rotation du trommel 1, les dents ll jouant le rôle d'un écrou dans lequel le laitier se visserait en tendant à progresser vers le haut, à l'encontre de l'inclinaison du trommel 1 vers le bas. Les dents 11 empêchent donc le laitier de descendre trop vite. Rôle de fragmentation ou division et d'expansion du laitier semi-p teux non encore solidifie, au contact de la vapeur montant de la zone aval C.

ZONE C : Refroidissement par les rampes d'eau exterieures 6 et par la rampe tubulaire intérieure 13 d'arrosage dont l'eau se vaporise rapidement, fragmentation par les socs ou lames 12 qui, provoquent les retombées des fragments L2 les uns sur les autres, production de vapeur par la rampe d'arrosage interieure 13 en présence de la température relativement elevée du laitier solide mais encore très chaud ou en fin de solidification, arrêt des fragments de laitier Ll par les lames ou socs 12, ralentissement des fragments L1, L2 et L3 jusqu'à l'arrêt des fragments Ll du fait de l'inclinaison des lames 12 et du sens f de rotation, et enfin, évacuation vers la sortie des blocs initiaux L1 restés dans le trommel 1 en rotation, grâce à l'inclinaison appropriée des lames 12 et grâce à leur espacement axial superieur au calibre des blocs initiaux L1.

I1 est à noter que, par le ralentissement du parcours du laitier
L (L7, L2, L3) à l'intérieur du tambour 1 par l'effet "vis-écrou" de remontee, dû aux dents 11 et aux lames 12, le temps de refroidissement du laitier est prolonge, ce qui contribue à le faire sortir avantageusement du tambour 1, à une température basse, de l'ordre de 100"C, permettant son utilisation ou son transport immédiat. De plus, le temps de séjour du laitier dans le tambour I etant augmenté, la division du laitier en petits fragments L3 est améliorée et homogénéisée.

En variante, l'inclinaison des lames 12 sur l'axe XX peut être d'un angle différent de celle des dents 11 tout en étant de même sens.

Claims (17)

REVENDICATIONS

1.- Procédé d'obtention de laitier expansé et fragmenté du type dans lequel on utilise de l'eau et dans lequel on met le laitier en contact avec l'air, ce procedé du type dans lequel on part de laitier métallurgique d'un appareil de fusion tel que le haut-fourneau'ou le bas fourneau électrique, et du type dans lequel on introduit le laitier en fusion à l'intérieur d'une enceinte et on le deplace de l'entrée vers la sortie de l'enceinte que l'on refroidit exterieurement tout en refroidissant ledit laitier à l'intérieur de l'enceinte et tout en le fragmentant et en le divisant en fragments de plus en plus petits jusqu'à ce que l'on atteigne la dimension de cailloux ou de graviers à la sortie de l'enceinte, caractérisé en ce que l'on crée de la vapeur d'eau dans l'enceinte' et l'on met le laitier en fusion directement à la sortie de l'appareil de fusion en contact avec la vapeur d'eau à l'intérieur de ladite enceinte et on deplace le laitier de l'entrée vers la sortie de l'enceinte en faisant retomber sur eux-mêmes les fragments solidifies.

2.- Procéde suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'on produit de la vapeur d'eau en pulvérisant de l'eau dans une enceinte où se trouve du laitier solide à une temperature d'environ 300"C, à distance et à l'écart du laitier en fusion.

30- Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'on fait progresser le laitier en rotation et en cours de fragmentation à l'intérieur de l'enceinte en ralentissant ladite progression du laitier vers la sortie de l'enceinte en vue de parfaire le refroidissement et la division du laitier en fragments de la grosseur de cailloux.

4.- Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'on fait tourner le laitier en un mouvement de révolution à vitesse lente de l'ordre de quelques tours par minute.

5.- Installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, du type connu comportant un trommel ou tambour (1) refroidit extérieurement par eau, ouvert à l'air libre à ses deux extrémites et des moyens mecaniques (8, 11, 12) en contact avec le laitier, caractérisée en ce qu'elle comporte à la suite d'un chenal de coulee (K) de laitier provenant d'un appareil de fusion tel que haut fourneau (A) ou bas fourneau electrique, un trommel ou tambour (1) rotatif d'axe de rotation (XX) incliné, l'extrémité de coulée dudit chenal (K) pénétrant à l'intérieur du trommel (1) sur une courte longueur, le trommel ayant une extrémité amont côté chenal, plus elevée que l'extrémité aval, et, à la suite du trommel tel), et audessous de l'extrémité aval de celui-ci, une cuve (G) de réception des fragments laitier expansé, ledit trommel (1) étant pourvu de moyens de support et d'entraînement en rotation (2-3-4-M) et étant équipe extérieurement de rampes tubulaires (6) d'arrosage et intérieurement de moyens mécaniques consistant en protubérances ou saillies internes (8-11-12) pour la fragmentation et la division du laitier ainsi que d'une rampe tubulaire (13) de pulvérisation d'eau à vaporiser sur une fraction de la longueur totale du trommel (l), près de l'extréinité aval.

6.- Installation suivant la revendication 5 caractérisée en ce que l'axe (XX) du trommel (1) est incline sur l'horizontale d'un angle de l'ordre de 5 dans le sens descendant de l'amont vers l'aval.

7.- Installation suivant la revendication 5 caractérisée en ce que le trommel (1) comporte intérieurement trois zones de traitement du laitier pourvues de moyens mécaniques (8-11-12) de fragmentations différents en saillie interne par rapport à la cavité tubulaire du trommel, à savoir une zone amont (A) pourvue de lames creuses (8) susceptibles d'etre-emplies d'eau en partie, une zone intermediaire (B) pourvue de dents plates (11) inclinées par rapport à l'axe du trommel (1) pour former un moyen d'entraînement du laitier vers l'extrémité amont c'est-à-dire pour constituer un moyen de ralentissement de la progression du laitier vers la sortie du trommel (1), et une zone aval (C) pourvue de longues lames ou socs (12) inclines par rapport à l'axe (XX) du trommel de manière à constituer un moyen d'entrainement du laitier vers l'extrémité amont, donc de ralentissement du laitier.

8.- Installation suivant la revendication 7 caractérisée en ce que les dents (11) de la zone intermédiaire (B) et les lames (12) de la zone (C) d'extrémité aval sont inctinees d'un même angle de l'ordre de 70" à 80" par rapport à l'axe (XX) du trommel, ou de l'ordre de 20 à 30 par rapport à des plans (P) perpendiculaires à l'axe (XX) ou sections sections transversales circulaires du trommel (1) tandis que les lames creuses (8) de la zone amont (A) sont orientees perpendiculairement à l'axe (XX) du trommel.

9.- Installation suivant la revendication 7 caractérisée en ce que les inclinaisons des dents (11) et des lames (12) par rapport à l'axe (XX) du trommel sont différentes.

10.- Installation suivant la revendication 7 caractérisée en ce que les lames creuses (8) de la zone amont (A) sont constituées par deux segments circulaires en forme de demi-lentilles ayant une corde (9) d'arc en commun pour former l'arête d'un dièdre, les arcs de chacun des plans du dièdre étant situés sur la surface cylindrique du trommel (1), et le dièdre étant ouvert sur la surface cylindrique externe du trommel (1) à l'exception de ses extrémités en pointe partiellement obturées par des plaques å peu pres triangulaires formant des poches ou goussets (10) de retenue d'eau.

11.- Installation suivant la revendication (10) caractérisée en ce que, sur des sections transversales-circulaires espacées du trommel (1), les lames creuses (8) de la zone amont (A) sont au nombre de deux diamétralement opposées, cependant que deux sections transversales consécutives comportant une paire de lames creuses sont espacées axialement d'une distance (d) supérieure au calibre des plus grosses mottes de laitier (L1) en cours de solidification.

12.- Installation suivant la revendication 7 caractérisée en ce que les dents (11) de la zone intermédiaire (B) sont formées par des tubes courts aplatis et sont espacées circulairement et axialement suivant des intervalles supérieurs au calibre des grosses pierres (12) de laitier se formant et circulant dans' cette zone (B).

13.- Installation suivant la revendication 12 caractérisée en ce que, dans la zone intermédiaire (B), les dents (11) sont au moins au nombre de six sur un pourtour circulaire interne du trommel (1).

14. - Installation suivant la revendication 7 caractérisée en ce que les lames ou socs (12) de la zone aval (C) sont de profil circulaire ou en arcs de cercles sur leur périphérie et sur leur bord interne.

15.- Installation suivant les revendications 7 et 14 caractérisée en ce que les lames ou socs (12) de la zone aval (C) sont espacées circulairement et axialement d'intervalles supérieurs au calibre des grosses mottes (L1) de laitier formees initialement dans la zone amont (A).

16.- Installation suivant les revendications 14 et 15 caracterisee en ce que les lames ou socs (12) de la zone aval (C) sont au moins au nombre de deux sur une tranche inclinée de trommel (1) sur laquelle elles sont présentes dans la zone aval (C).

17.- Installation suivant la revendication 5 caractérisée en ce que les rampes tubulaires extérieures d'arrosage (6) sont disposées parallèlement aux génératrices du trommel cylindrique, à l'intérieur d'un carter (5), en étant répartis uniformément sur le pourtour circulaire du trommel (1).

18.- Installation suivant la revendication 5 caractérisée en ce que la rampe tubulaire intérieure de,pulvêrisation d'eau (13) parallèle aux génératrices du trommel cylindrique (1) ne s'étend que sur zone aval (C), à une distance (E) de l'axe (XX) du trommel (1) qui est inférieure au rayon (R) -du bord interne des lames ou socs (12) de la zone aval (C), mesuré à partir de l'axe du trommel (lr.

19.- Fragments de laitier expansé obtenus à l'aide du procédé suivant la revendication 1 et de l'installation suivant la revendication 5 caractérisés en ce qu'ils sont secs et constitués par des cailloux ou gravillons (L3) ou par du gravier de structure microcellulaire, de densité 1,1 et de calibres compris entre 0,5 mm et environ 15 à 20 mm.