LU88630A1 - Method for manufacturing a low sulfur iron sponge - Google Patents
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Description
Procédé de fabrication d'une éponge de fer à faible teneur en soufre.Process for manufacturing a low sulfur iron sponge.
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une éponge de fer à faible teneur en soufre.The present invention relates to a method of manufacturing a low sulfur iron sponge.
Au sens de la présente invention, une éponge de fer est une matière ferreuse obtenue par une opération de réduction, dite directe, à partir d'oxydes de fer. Traditionnellement, les oxydes de fer proviennent des minerais, où ils sont accompagnés par diverses substances indésirables formant la gangue. Actuellement, une source intéressante d'oxydes de fer est également constituée par les oxydes superficiels recueillis à divers stades des processus de fabrication sidérurgiques, tels que les pailles de laminoirs et les boues de décapage. Cette catégorie d'oxydes ne comporte pas de gangue, mais elle est fréquemment chargée d'impuretés telles que des résidus d'huiles ou de graisses.Within the meaning of the present invention, an iron sponge is a ferrous material obtained by a reduction operation, called direct, from iron oxides. Traditionally, iron oxides come from ores, where they are accompanied by various undesirable substances that form gangue. At present, an interesting source of iron oxides is also constituted by surface oxides collected at various stages of the steelmaking manufacturing processes, such as mill straws and pickling sludge. This category of oxides does not have any gangue, but it is frequently loaded with impurities such as residues of oils or greases.
La description qui suit fera référence au terme général d'oxydes de fer; ce terme englobe ici aussi bien les minerais de fer habituels que les oxydes provenant des processus sidérurgiques, soit séparément soit sous forme de mélanges en proportions quelconques. L'éponge de fer suscite actuellement un intérêt croissant, en particulier en vue de son utilisation dans les convertisseurs et surtout dans les fours électriques d'aciérie. Jusqu'à présent, la charge métallique de ces engins est principalement constituée de ferrailles, qui complètent la charge de fonte liquide habituelle. On constate cependant que la qualité de ces ferrailles a tendance à se dégrader, notamment en raison de leur teneur en éléments d'alliages qui peuvent être indésirables pour les aciers envisagés. Par ailleurs, le prix des ferrailles varie dans des proportions parfois considérables, en fonction non seulement de leur qualité mais aussi de leur disponibilité, ce qui peut compromettre l'approvisionnement des aciéries électriques en particulier.The following description will refer to the general term of iron oxides; this term here encompasses both the usual iron ores and the oxides originating from the steel processes, either separately or in the form of mixtures in any proportions. The iron sponge is currently attracting increasing interest, in particular with a view to its use in converters and especially in electric steel furnaces. Until now, the metallic load of these machines consists mainly of scrap metal, which supplements the usual load of liquid iron. However, it can be seen that the quality of these scrap tends to deteriorate, in particular because of their content of alloying elements which may be undesirable for the steels envisaged. In addition, the price of scrap varies sometimes considerably, depending not only on their quality but also on their availability, which can compromise the supply of steelworks in particular.
On connaît dans la technique de nombreux procédés de fabrication d'éponge de fer. Ces procédés sont basés sur l'utilisation d'un agent réducteur qui est en général soit gazeux soit solide. Le procédé de l'invention appartient à la catégorie des procédés basés sur l'utilisation d'un agent réducteur solide, qui est essentiellement un agent carboné et tout particulièrement du charbon finement divisé.Numerous methods of manufacturing iron sponge are known in the art. These methods are based on the use of a reducing agent which is generally either gaseous or solid. The process of the invention belongs to the category of processes based on the use of a solid reducing agent, which is essentially a carbon agent and very particularly finely divided carbon.
Les procédés connus dans ce domaine sont mis en oeuvre dans des fours de types divers tels que des fours à cuve, des fours à lit fluidisé ou des fours tournants, qui peuvent nécessiter des investissements importants et entraîner des frais de fonctionnement élevés. De plus, les procédés actuellement connus souffrent d'au moins un inconvénient sérieux; certains de ces procédés requièrent une consommation de charbon très élevée, de l'ordre de 700 kg de charbon par tonne d'éponge de fer, tandis que d'autres procédés conduisent à des teneurs en soufre très élevées dans l'éponge de fer, inacceptables pour les aciéries électriques.The methods known in this field are implemented in ovens of various types such as tank ovens, fluidized bed ovens or rotary ovens, which may require significant investment and result in high operating costs. In addition, the methods currently known suffer from at least one serious drawback; some of these processes require a very high consumption of coal, of the order of 700 kg of coal per tonne of iron sponge, while other processes lead to very high sulfur contents in the iron sponge, unacceptable for electric steelworks.
Par le brevet US-A-4.701.214 notamment, on connaît déjà un procédé de fabrication d'éponge de fer, dans lequel des pellets composés d'oxydes de fer finement divisés et d'un combustible carboné granulaire sont chauffés dans un four annulaire à sole tournante où ils sont réduits par une partie du CO dégagé par le charbon et cuits ensuite par la chaleur résultant de la combustion du CO excédentaire. L'éponge de fer produite par ce procédé présente cependant une teneur en soufre élevée qui ne permet pas l'utilisation économique de cette éponge de fer dans un four électrique.By patent US-A-4,701,214 in particular, a process for the manufacture of iron sponge is already known, in which pellets composed of finely divided iron oxides and of a granular carbon fuel are heated in an annular oven with rotary hearth where they are reduced by a part of the CO given off by the coal and then cooked by the heat resulting from the combustion of the excess CO. The iron sponge produced by this process however has a high sulfur content which does not allow economical use of this iron sponge in an electric oven.
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'une éponge de fer, qui est basé sur l'utilisation économiquement acceptable d'un agent réducteur carboné solide et qui permet en même temps de limiter la teneur en soufre à un niveau compatible avec la marche du four à arc électrique d'aciérie. En outre, ce procédé ne requiert pas d'investissements importants et il permet une production continue d'éponge de fer.The subject of the present invention is a process for manufacturing an iron sponge, which is based on the economically acceptable use of a solid carbonaceous reducing agent and which at the same time makes it possible to limit the sulfur content to a level compatible with the operation of the steel arc furnace. In addition, this process does not require significant investment and allows continuous production of iron sponge.
Conformément à la présente invention, un procédé de fabrication d'une éponge de fer à faible teneur en soufre, dans lequel on utilise un agent réducteur carboné solide, est caractérisé en ce que l'on forme des pellets à partir d'une matière finement divisée contenant essentiellement des oxydes de fer, en ce que l'on prépare un mélange granulaire constitué dudit agent réducteur carboné solide et d'un agent désulfurant, en ce que l'on dépose sur une sole mobile une couche dudit mélange granulaire d'agent réducteur carboné solide et d'agent désulfurant et contenant en outre des pellets desdits oxydes de fer, en ce que l'on chauffe ladite couche pour provoquer la gazéification d'au moins une partie dudit agent réducteur carboné solide, ce qui provoque le dégagement de composés gazeux du carbone et du soufre, en ce que l'on effectue la réduction desdits pellets d'oxydes de fer au moyen d'au moins une partie du monoxyde de carbone (CO) contenu dans lesdits composés gazeux du carbone, en ce que l'on fixe, au moyen dudit agent désulfurant, au moins une partie du soufre desdits composants gazeux du soufre, et en ce que l'on sépare lesdits pellets réduits et la couche granulaire contenant les résidus dudit agent réducteur carboné solide et dudit agent désulfurant.According to the present invention, a method of manufacturing a low sulfur iron sponge, in which a solid carbonaceous reducing agent is used, is characterized in that pellets are formed from a finely material divided essentially containing iron oxides, in that a granular mixture consisting of said solid carbonaceous reducing agent and a desulfurizing agent is prepared, in that a layer of said granular mixture of agent is deposited on a movable sole solid carbonaceous reducing agent and desulfurizing agent and additionally containing pellets of said iron oxides, in that said layer is heated to cause gasification of at least part of said solid carbonaceous reducing agent, which causes the release of gaseous compounds of carbon and sulfur, in that the reduction of said iron oxide pellets is carried out by means of at least part of the carbon monoxide (CO) contained in said compounds daring carbon gas, in that one fixes, by means of said desulphurizing agent, at least a part of the sulfur of said gaseous components of sulfur, and in that one separates said reduced pellets and the granular layer containing the residues of said solid carbon reducing agent and said desulfurizing agent.
Au sens de la présente demande, le terme "pellets" utilisé ici désigne non seulement des pellets proprement dits, c.à.d. des corps sensiblement sphériques obtenus par bouletage, mais également tout corps de forme quelconque réalisé à partir d'une matière finement divisée et obtenu par briquetage, par compactage, par granulation ou par toute autre opération analogue. Ces pellets sont avantageusement déposés en une monocouche avec la couche de matière granulaire sur ladite sole mobile.In the sense of the present application, the term "pellets" used here designates not only pellets proper, ie. substantially spherical bodies obtained by pelletizing, but also any body of any shape made from a finely divided material and obtained by briquetting, by compacting, by granulation or by any other similar operation. These pellets are advantageously deposited in a monolayer with the layer of granular material on said movable sole.
De façon connue en soi, la gazéification de l'agent réducteur carboné solide requiert un chauffage à haute température, de l'ordre d'au moins 900'C. Ce chauffage est conduit de telle façon que les composés gazeux du carbone contiennent essentiellement du monoxyde de carbone (CO), qui est un gaz très réducteur. Le chauffage nécessaire à cette gazéification est avantageusement assuré par des brûleurs, de préférence installés dans la voûte du four contenant la sole mobile, qui produisent notamment le C02 nécessaire au démarrage de la réaction de Boudouard :In a manner known per se, the gasification of the solid carbonaceous reducing agent requires heating at high temperature, of the order of at least 900 ° C. This heating is carried out in such a way that the gaseous carbon compounds essentially contain carbon monoxide (CO), which is a very reducing gas. The heating necessary for this gasification is advantageously provided by burners, preferably installed in the roof of the oven containing the movable hearth, which in particular produce the C02 necessary for the start of the Boudouard reaction:
Dans la proposition qui fait l'objet de la présente invention, le CO résultant de ladite gazéification pénètre par diffusion à l'intérieur des pellets où il assure la réduction desdits oxydes de fer par les réactions:In the proposal which is the subject of the present invention, the CO resulting from said gasification penetrates by diffusion inside the pellets where it ensures the reduction of said iron oxides by the reactions:
Le C02 ainsi produit diffuse à son tour vers l'extérieur des pellets et revient dans la couche de charbon, où chaque mole de C02 donne à nouveau naissance à deux moles de CO par la réaction de Boudouard rappelée plus haut. Une de ces deux moles de CO revient par diffusion dans les pellets pour y réduire un oxyde de fer, tandis que l'autre mole de CO s'échappe de la couche contenant l'agent réducteur carboné solide pour venir brûler au-dessus de cette couche, contribuant ainsi au chauffage nécessaire à la gazéification de l'agent réducteur carboné solide.The CO 2 thus produced in turn diffuses towards the outside of the pellets and returns to the carbon layer, where each mole of CO 2 again gives rise to two moles of CO by the Boudouard reaction mentioned above. One of these two moles of CO returns by diffusion into the pellets to reduce an iron oxide therein, while the other mole of CO escapes from the layer containing the solid carbonaceous reducing agent to burn above this layer, thus contributing to the heating necessary for the gasification of the solid carbonaceous reducing agent.
Pour que les deux fonctions précitées de réduction et de chauffage puissent être assurées de manière satisfaisante, il convient que l'agent réducteur carboné solide soit présent en quantité suffisante dans la couche précitée; dans le cas du charbon fin, cette quantité est de préférence comprise entre 250 et 500 kg de carbone par tonne d'éponge de fer produite, selon la teneur en fer des oxydes constituant les pellets. A cet égard, il va de soi que l'agent réducteur carboné solide utilisable dans le cadre du présent procédé n'est pas limité au charbon fin, mais qu'il comprend également d'autres substances carbonées telles que le coke, le poussier de coke, le charbon de bois, le brai ou d'autres substances analogues.So that the two abovementioned reduction and heating functions can be satisfactorily performed, the solid carbonaceous reducing agent should be present in sufficient quantity in the abovementioned layer; in the case of fine coal, this quantity is preferably between 250 and 500 kg of carbon per tonne of iron sponge produced, depending on the iron content of the oxides constituting the pellets. In this regard, it goes without saying that the solid carbonaceous reducing agent which can be used in the context of the present process is not limited to fine carbon, but that it also includes other carbonaceous substances such as coke, coke, charcoal, pitch or the like.
Le soufre présent dans lesdits composés gazeux du soufre peut être fixé au moyen de tout agent désulfurant capable d'agir dans les conditions de 1'opération.The sulfur present in said gaseous sulfur compounds can be fixed by means of any desulphurizing agent capable of acting under the conditions of the operation.
Selon une mise en oeuvre particulière, on fixe au moins une partie du soufre desdits composés gazeux du soufre au moyen d'un agent désulfurant solide. Parmi les agents désulfurants utilisables, certains composés du calcium et notamment la chaux (CaO) et la castine (CaC03) sont particulièrement indiquées en raison d'une part de leur efficacité à réagir avec les composés gazeux pour former des composés solides et d'autre part de leur caractère économique.According to a particular implementation, at least part of the sulfur of said gaseous sulfur compounds is fixed by means of a solid desulphurizing agent. Among the desulphurizing agents which can be used, certain calcium compounds and in particular lime (CaO) and castine (CaC03) are particularly indicated because of their efficiency in reacting with gaseous compounds to form solid compounds and in part part of their economic character.
Dans ces conditions, la couche présente sur la sole mobile comprend finalement des pellets réduits, constituant une éponge de fer pratiquement pur, répartis, de préférence en une monocouche, dans la matière granulaire composée par les cendres de l'agent réducteur carboné solide et les composés solides du soufre, en particulier des sulfures et des sulfates de calcium. D'une manière connue en soi, ce mélange est ensuite criblé, puis le résidu granulaire est éventuellement soumis à une séparation magnétique pour récupérer les particules de fer qui pourraient avoir été entraînées. L'éponge de fer, éventuellement refroidie, qui présente une faible teneur en soufre est utilisable sans difficultés dans les fours à arc électrique d'aciérie.Under these conditions, the layer present on the movable sole finally comprises reduced pellets, constituting a practically pure iron sponge, distributed, preferably in a monolayer, in the granular material composed by the ashes of the solid carbonaceous reducing agent and the solid sulfur compounds, especially calcium sulfides and sulfates. In a manner known per se, this mixture is then screened, then the granular residue is optionally subjected to a magnetic separation in order to recover the iron particles which could have been entrained. The iron sponge, possibly cooled, which has a low sulfur content, can be used without difficulty in steel arc furnaces.
Suivant une caractéristique supplémentaire, lesdits oxydes de fer peuvent être additionnés d'un liant, par exemple la bentonite, avant d'être pelletisés, puis les pellets peuvent être séchés avant d'être déposés sur la sole avec ladite couche. Celle-ci est ainsi constituée de pellets d'oxydes de fer et de liant, noyés dans la matière granulaire comprenant l'agent réducteur carboné solide et l'agent désulfurant. Le reste du procédé est identique à celui qui a été décrit plus haut.According to an additional characteristic, said iron oxides can be added with a binder, for example bentonite, before being pelletized, then the pellets can be dried before being deposited on the sole with said layer. This is thus made up of iron oxide and binder pellets, embedded in the granular material comprising the solid carbonaceous reducing agent and the desulfurizing agent. The rest of the process is identical to that described above.
Le procédé de l'invention sera expliqué de manière plus détaillée dans la description qui suit, où il est fait référence aux dessins annexés, dans lesquels laThe method of the invention will be explained in more detail in the following description, where reference is made to the accompanying drawings, in which the
Fig. 1 illustre schématiquement les opérations constituant une variante particulière du procédé de l'invention; et la Fig. 2 représente une coupe transversale à travers la couche de matières déposée sur une sole tournante.Fig. 1 schematically illustrates the operations constituting a particular variant of the method of the invention; and Fig. 2 shows a cross section through the layer of material deposited on a rotating floor.
Dans la variante illustrée dans la Fig. 1, des oxydes de fer finement divisés 1 et un liant 2 sont introduits dans un premier mélangeur 3; les oxydes ainsi préparés sont pelletisés en 4, puis les pellets P sont séchés en 5. Parallèlement, un mélange M constitué de charbon fin 6 et de castine 7 est formé dans un second mélangeur 8. Les pellets P d'une part et le mélange M, à l'état granulaire, d'autre part sont déposés en une couche mixte 9 sur une sole tournante 10 disposée dans un four annulaire 11. La couche 9 est ainsi constituée du mélange M de charbon fin et de castine, dans laquelle sont noyés des pellets P d'oxydes de fer, de préférence en une monocouche. La structure de la couche 9 est montrée schématiquement dans la coupe transversale A-A représentée dans la Fig. 2, où l'on peut voir les pellets P répartis en une monocouche dans le mélange M. Dans le four 11, la couche mixte 9 est chauffée au moyen de brûleurs, non représentés, jusqu'à une température suffisante pour opérer la gazéification au moins partielle du charbon fin. Il se produit alors au sein de la couche mixte 9 un dégagement de CO qui d'une part assure la réduction des oxydes de fer par les mécanismes rappelés plus haut et d'autre part contribue au chauffage de la couche mixte 9 par la combustion ultérieure du CO excédentaire. Simultanément, le chauffage de la couche mixte 9 donne lieu à un dégagement de composés gazeux du soufre, provenant du charbon. Ces composés gazeux sont immédiatement mis en contact avec l'agent désulfurant 7, à savoir la castine, dispersé au sein de la couche mixte 9, et le soufre est aussitôt fixé par l'agent désulfurant sous la forme de composés solides granulaires, par exemple CaS. La présence de castine permet de fixer d'autant mieux le soufre des composés gazeux du soufre que la castine est plus finement répartie dans la couche mixte 9. Une étape de criblage 12 est prévue à la sortie du four 11 pour séparer les pellets d'éponge de fer P et les résidus granulaires R comprenant notamment les cendres de l'agent réducteur carboné solide et les composés solides du soufre, tels que le sulfure CaS. Les pellets P sont ensuite envoyés à un refroidisseur 13, d'où l'on soutire, en continu, une éponge de fer Fe à faible teneur en soufre.In the variant illustrated in FIG. 1, finely divided iron oxides 1 and a binder 2 are introduced into a first mixer 3; the oxides thus prepared are pelletized in 4, then the pellets P are dried in 5. In parallel, a mixture M consisting of fine charcoal 6 and of castine 7 is formed in a second mixer 8. The pellets P on the one hand and the mixture M, in the granular state, on the other hand, are deposited in a mixed layer 9 on a rotary hearth 10 disposed in an annular furnace 11. The layer 9 is thus made up of the mixture M of fine coal and of limestone, in which are embedded in P pellets of iron oxides, preferably in a monolayer. The structure of the layer 9 is shown schematically in the cross section A-A shown in FIG. 2, where the pellets P can be seen distributed in a monolayer in the mixture M. In the oven 11, the mixed layer 9 is heated by means of burners, not shown, to a temperature sufficient to effect gasification at less partial of fine coal. There is then produced within the mixed layer 9 a release of CO which on the one hand ensures the reduction of iron oxides by the mechanisms mentioned above and on the other hand contributes to the heating of the mixed layer 9 by the subsequent combustion excess CO. Simultaneously, the heating of the mixed layer 9 gives rise to a release of gaseous sulfur compounds from coal. These gaseous compounds are immediately brought into contact with the desulfurizing agent 7, namely the limestone, dispersed within the mixed layer 9, and the sulfur is immediately fixed by the desulfurizing agent in the form of granular solid compounds, for example Case. The presence of castine makes it possible to fix the sulfur of the gaseous sulfur compounds all the better as the castine is more finely distributed in the mixed layer 9. A screening step 12 is provided at the outlet of the oven 11 to separate the pellets from iron sponge P and the granular residues R comprising in particular the ash of the solid carbonaceous reducing agent and the solid sulfur compounds, such as the sulphide CaS. The pellets P are then sent to a cooler 13, from which an iron sponge Fe with a low sulfur content is drawn off continuously.
Claims (10)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BE9400653A BE1008398A6 (en) | 1994-07-13 | 1994-07-13 | Production method for an iron sponge with low sulphur content |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| LU88630A1 true LU88630A1 (en) | 1995-10-02 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| LU88630A LU88630A1 (en) | 1994-07-13 | 1995-06-15 | Method for manufacturing a low sulfur iron sponge |
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| Country | Link |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE1010766A3 (en) * | 1996-11-25 | 1999-01-05 | Centre Rech Metallurgique | Method of manufacturing an iron sponge with a low sulphur content |
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1994
- 1994-07-13 BE BE9400653A patent/BE1008398A6/en not_active IP Right Cessation
-
1995
- 1995-06-15 LU LU88630A patent/LU88630A1/en unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE1010766A3 (en) * | 1996-11-25 | 1999-01-05 | Centre Rech Metallurgique | Method of manufacturing an iron sponge with a low sulphur content |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BE1008398A6 (en) | 1996-05-07 |
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