CA1112875A - Production de laine de laitier - Google Patents
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Abstract
Procédé de production de laine minérale à partir de laitiers, notamment de hauts-fourneaux, laine vitreuse utilisable comme produits de remplacement des fibres d'amiante. Il s'agit de soumettre une partie de la surface du laitier en fusion, directement à sa sortie du haut-fourneau et sans étape intermédiaire de réchauffage, à un arrachage brutal des particules de matière en fusion. Les fils-filaments et éventuellement perles obtenus sont entraînés et récupérés dans une chambre de mise en forme. L'arrachage des particules fondues de la surface du laitier est obtenu par l'action d'un dispositif tournant à grande vitesse, du type rotor à lamelles dont la vitesse périphérique est de l'ordre de 50 mètres/seconde, les lamelles plongeant dans le laitier liquide sur une profondeur de un à quelques millimètres.
Description
:: `
La présente invention a trait au domaine de laitiers et scories métallurgiques et de hauts-fourneaux en vue d'obtenir, entre autres produits valorisables, des éléments fibreux minéraux ou "laine de laitier".
La fabrication de fibres ou laine minérale à partir ~
de matières naturelles ou synthétiques, telles que des laitiers de ~;
hauts-fourneaux, est bien connue e-t mise en oeuvre depuis des dizaines d'années. L'obtention de cette laine a lieu généralement soit par dispersion d'un filet de matière fondue par des jets de ;
fluide gazeux de grande vitesse, les fibres formées étant enroulées ~, sur tambour rotatif et/ou tapis sans fin puis recueillies et éventuellement classées, soit par centrifugation par envoi du .
filet de matériau fondu sur un disque rotatif refroidi extérieure-ment par une couronne d'air, la laine étant recueillie dans un réceptacle approprié.
Selon la technique de fabrication la plus courante dans le cas des laitiers de hauts-fourneaux, on part de laitier ~`
. .
déjà solidifié que ~'on refond dans un cubilot ou dispositif -analogue à la température d'environ 1 400C avant de disperser le produit fondu par jets gazeux comme dit ci-dessus. La consomma-tion de combustible, généralement du coke, pour le réchauffage du laitier solidifié est de l'ordre de 200 à 240 Kgs par tonne de laitier.
Selon d'autres procédés, le laitier en fusion, re-cueilli dans une poche de coulée est déversé dans un four où il est réchauffé jusqu'à 1 400-1 450C et l'on ajoute au bain, avant l'opération de filage par jets gazeux ou centrifugation sur tambour, divers produits destinés notamment à modifier la composi-tion chi-mique de la matibre en fusion. Cette dernière doit en effet pré-senter certaines caractéristiques bien déterminées, chimiques etphysiques (par exemple viscosité) pour pouvoir 8tre transformée en filaments.
j, . . .
Ces procédés connus nécessitent la mise en oeuvre de plusieurs étapes opératoires et exigent des investissements.impor-tants. Il est vrai qu'en général la laine de laitier obtenu est . ;
destinée habituellement à des emplois relativement nobles pour les- ~.
quels 1l est nécessaire d'avoir une répartition donnée de la lon-gueur des fibres et des qualités bien déterm:inées pour ces dernières (d'où l'incorporation des divers additifs lors de l'opération de réchauffage du laitier refroidi). . :
Or, dans de nombreux cas, et tou-t particulièrement à ~ ~ :
l'heure actuelle où l'utilisation de fibres d'amiante est sévère-ment réglementée sur la plupart des territoires pour des raison d'hygiène et sécurité, il est souhaitable et suffisant de disposer d'un produit brut moins élaboré c'est-à-dire d'une laine de laitier à répartition moins homogène des longueurs de fibres et d'une quali-té courante, non supérieure.
Par ailleurs, il se trouve que, lors de leur sortie directe du haut fourneau, les laitiers fondu sont à une température ;~
adéquate, de l'ordre de 1 450C et à une viscosité correcte, géné- ~ :
ralement inférieure à 15 poises, pour pouvoir envisager un traite-ment à l'aide d'un moyen disperseur possèdant suffisamment d'éner-gie cinétique pour vaincre l'effort de tension super~icielle et -~
arracher les particules de matière en fusion.
Ainsi, il a été trouvé et mis au point, sur la base.
des observations ci-dessus, un nouveau procédé de production de laine de laitier permettant d'éviter les inconvénient susmentioImés et notamment les réchauffages successifs de laitier et la mise en oeuvre de séries d'appareillages de traitement. `
Selon le procédé de l'inven-tion, une par-tie au moins de la surface du laitier en fusion est soumise, directement à sa sortie du haut-fourneau et sans étape intermédiaire de réchauffage, ~ un arrachage brutal des particules de matière en fusion, les fils-filaments et éventuellement perles obtenus étant entra~nés et `:
récupérés dans une chambre de mise en forme. ~-L'arrachage des particules de la surface du laitier peut-être obtenu de plusieurs façons.
Selon un premier mode de réalisation de l~'invention, on met en oeuvre un dispositif tournant à grande vitesse, du type rotor à lamelles dont la vitesse périphérique est de l'ordre de 50 mètres/seconde, les lamelles plongeant dans le laitier liquide sur une profondeur de un à quelques millimètres.
Selon un autre mode de réalisation également avanta-,, geux, la surface du laitier en fusion est soumise à un balayage àl'aide de jets de fluide pressurisé, tel que par exemple de l'air sous pression de 5 à 10 bars et à une vitesse d'au moins 300 mètres/
seconde, par exemple de l'ordre de 500 à 1 000 mètres/seconde.
On sait que, à sa sortie du haut-fourneau, le laitier chemine dans une rigole de coulée avant de ch~ter soit dans une fosse ~ laitier, soit sur des installations de granulation ou boule- i~
tage soit tout simplement dans une poche d'évacuation. Pour la mise en oeuvre du procédé, il est particulièrement avantageux ;~
d'utiliser comme réceptacle et moyen de régulation de débit de laitier, à sortie du haut-fourneau, un bassin de rétention servant à la décantation des particules de fonte entra~nées et muni à sa partie supérieure d'un rebord-déversoir où le laitier fondu s'é-coule sous forme de nappe parabolique de largeur déterminée et d'épaisseur variant avec le débit instantané.
. :.
En pratique, le dispositif rotatif ou les rampes d'injection de fluide pressurisé sont installés sensiblement au niveau du rebord-déversoir précité et nla~fectent généralement qu'une partie de la nappe ou lame de laitier s'écoulant de ce re-bord.
... . .
- . . :.:.. .. ,;,. ., . . , ,... :
~outefois, selon une variante de réalisation, on peut subdiviser le flot de laitier sortant du haut-fourneau en plusieurs dérivations et effectuer le traitement de llinvention au niveau du rebord-déversoir précité et/ou sur l'une quelconque desdites déri-vations. Par exemple, on peut prévoir sur :La rigole du laitier au moins une dérivation à ouverture calibrée destinée à capter une petite partie du débit de laitier puis installer au niveau de cette dérivation soit le dispositif rotatif soit les rampes de jets de fluide pressurisé. On peut également mettre en oeuvre le procédé
de l'invention uniquement à la surface du laitier au niveau du rebord-déversoir précité et transformer en fibres la partie mineure de laitier s'écoulant d'une dérivation par tout autre technique connue de fabrication de laine de laitier, par exemple par centri-fugation ou soufflage, la fraction majeure du laitier, non soumise à dérivation, étant ensuite soumise aux traitements ultérieurs connus de granulation ou autres.
Dans le cas d'utilisation d'un dispositif rotatif, il peut être avantageux d'installer à la suite de ce sy~stème dis-perseur deux autres éléments rotatifs destinés à parfaire l'effet de dispersion. En outre, selon un perfectionnement de ce procédé
à système rotatif, il opportun d'installer au niveau de la surface du laitier en fusion, juste avant le rotor de dispersion, un dé- ::
flecteur ou système équivalent destiné à arrêter et détourner les amas de particules solidifiées sur ladite surface.
Les quantités et les caractéristiques des fils ob-tenus (notamment longueur et diamètre) sont fonction d'une part de facteurs relatifs au dispositf provoquant l'arrachement et la dispersion des particules de laitier en fusion et, d'autre part, des caractéristiques physiques et chimiques du laitier traité.
Les facteurs se rapportant à l'appareil sont notam-ment,dans le cas du dispositif rotatif:la vitesse périphérique du rotor à lamelles, le nombre et la longueur des lamelles et la _~-- .
-profondeur d'immersion de ces lamelles dans la nappe de laitier -. ;
liquide, et, dans le cas d'utilisation de jets à fluide pressurisé: . :
l'énergie cinétique des jets d'air (ou autre fluide) mis en action : ~' par unité de surface et la tension superficielle du laitier ~ -~
liquide, généralement de l'ordre de 400 dynes/cm pour une tempéra~
ture de 1~00C. Pour augmenter l'énergie cinétique des jets d'air, ~.
il peut être avantageux de faire agir ces jets des deux côtés de la lame liquide s'écoulant du rebord-déversoir et/ou de la dériva-tion, c'est-à-dire le long des deux faces qui bordent l'épaisseur ~:
de la lame de laitier. Quant à l'orientation des jets d'air par -~
rapport à la nappe de laitier elle peut,,à priori, être queiconque, mais il est généralement avantageux d'adopter un balayage dans une direction perpendiculaire au sens d'écoulement de la nappe de :
laitier.
Les facteurs ayant trait au laitier lui-même concer- ~ .
nant sa composition chimique et sa température, lesquelles déter- .
minent la tension superficielle, la viscosité et l'aptitude à la vitrification. Pour obtenir des fibres longues de fin diamètre, il faut traiter de préférence des laitiers dont l'lndice de basi-cité B est inférieur à 1, cet indice étant défini comme le rapport ~ :
CaO + Mgo/SiO2 + A1203. Dans le cas du traitement de laitiers indice B trop élevé, on peut ajouter en amont du bassin de réten-tion ou sur la dérivation (dans le cas de la variante précitée) :
des agents complémentaires tels que des débris de verre dont le point de fusion est plus bas que la température de fusion du laitier. Par exemple, en ajoutan-t 1 à 3 % de verre en poids à un laitier d'indice B de l'ordre de 1, on fournit, sans augmenter sen-siblement la viscosité du bain et malgré une légère baisse de température, un apport notable en SiO2 ainsi qu'en oxydes alcalins des types K20 et Na20 et l'on favorise ainsi l'obtention de laine à filaments de grande longueur.
L'invention sera mieux comprise par la description :~.
~ .
de modes de réalisation non limitatifs, illustrés par les dessins -~des deux planches annexées où l'on peut voir schématiquement:
. Figure 1: la coupe d'un système de balayage par fluide sous pression d'une nappe de la.itier issue d'un barrage déversoir:
` . Figure 2: une vue par le dessus d'un système du type figure 1: :
. Figure 3: une représentation schématique, en pers-pective, du traitement du flot de laitier à la sortie du rebord-déversoir, selon le principe par jets de fluide;
. Figure 4: la coupe d'un système d'arrachement de fibres ou fils à la surface d'un laitier par un dispositif rotatif, . Figure 5: une vue par le dessus d'un système du type figure 4:
. Figure 6: une variante de réalisation de produc-tion de fils à partir d'une dérivation de la rigole de coulée du laitier . Figure 7: un type de rotor utilisable, vu en coupe, . Figure 8: un détail de mise en oeuvre, selon une variante, du procédé illustré sur la figure 6. :
On se réfèrera tout d'abord aux figures 1 à 3 qui illustrent la variante de réalisation du procédé au moyen d'un ensemble de jets de fluide pressurisé. ~
Le dispositif de régulation du flux de laitier fondu, :
issu d'un haut-fourneau ou d'un convertisseur, com- :
prend eqsentiellement: une rigole de coulée 1 s'élargissant en un bassin de rétention 2 dont le fond permet, en 3, la décanta- :
tion et l'évacuation de la fonte liquide et qui est muni d'un rebord-déversoir 4 refroidi par circulation d'eau dans une tuyau-terie 5 noyée dans la masse réfractaire du bassin.
~,' Selon l'invention, le laitier qui. s'écoule, en nappe .-ou lame 6, du seuil-déversoir 4 est soumis à l'action dispersante de jets d'air sous pression d'environ 7 à 8 bars, juste à la sortie ~ :
du rebord 4. Ces ~ets émanent de buses disposées en alignement sur ;
- un coté 7 ou sur les deux côtés ou faces 7 et 7' de la lame liquide '.`
6. Les fibres et filaments ~3 de laitier immédiatement formés dans l'atmosphère sont entrainés dans un réceptac:Le évasé 9, par exemple .
une hotte d'aspiration et conduits dans une chambre (non représentée) :
où ils sont compactés et mis en diverses formes selon le but 10 d'utilisation visé. Une partie seulement du laitier, par exemple ;~
1 à 10 % selon les débits d'air mis en jeu, est transformée en laine minérale récupérée en 9, la fraction majeure du laitier fondu (flèche 10) étant ensuite déversée dans une fosse ou traitée pour obtenir des boulettes ou granules de laitier poreux selon divers moyens, tels que par exemple ceux préconisés dans les brevets français précitées.
Dans la varlante de réalisation correspondant aux figures 4 à 8 qui montrent la mise en oeuvre d'un dispositif rotatif, ~ .
on retrouve les éléments essentiels de la régulation de flux de `
laitier à savoir: la rigole de coulée 1 qui s~élargit en bassin de rétention 2 dont le fond permet, en 3, la décantation et l'éva- :
cuation de la fonte liquide, ladite rigole étant munie du rebord-déversoir 4 refroidi par circulation d'eau dans une tuyauterie 5 ., noyée dans la masse réfractaire du bassin. :~
Selon le mode de réalisation illustré figures 4 et 5la surface de la lame ou nappe 6 qui s'écoule du seuil-déversoir 4 est soumise, sur une partie de la longueur de ce seuil, à l'ac-tion d'un rotor 11 tournant par exemple à vitesse de 50 m/sec. On a de préférence installé, sur la surface du laitier et au niveau de cette partie de traitement, un déflecteur 12 permettant d'écarter les agglomérats solides de particules qui surnagent à la surface du laitier. Les fibres et filaments 13 de laitier immédiatement - ~ .
-7- ~
formés dans llatmosphère sont entra~nés dans un réceptacle évasé
14, par exemple une hotte d'aspiration, et conduits dans une chambre --(non représentée) où ils sont compactés et mis en diverses formes selon les buts visés d'utilisation. Une partie seulement du lai-tier, par exemple 1 à 10 % (ou plus) est tra:nsformée en laine miné-rale, la fraction majeure du laitier fondu ~flèche 15) étant en-suite déversée dans une fosse de refroidissement ou traitée pour obtenir des boulettes ou granules de laitier poreux selon divers moyens connus.
En pratique, il s'avère souvent avantageux de prévoir . ~.
comme réceptacle 14 une double hotte d'aspiration, à savoir une chambre 16 de récupération des fils et filaments 13 et une chambre 17 destinée à recueillir les particules légèrement plus lourdes, .
sous forme de perles 18, dont les utilisations peuvent etre dif--férentes.
La figure 7 illustre schématiquement un type de rotor ;`
11 muni d'une série de lamelles 19 destinées à plonger légèrement, .
de quelques millimètres par exemple, dans le bain de laitier liquide.
Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 6, on a prévu sur la rigole 1 de laitier une petite dérivation 20 ~ ~`
d'ouverture 21 calibrée. Cette dérivation conduit à un élargisse-`
ment 22 du type bassin de rétention précité où l'on peut, si on le désire, procéder à un réchauffage du laitier par des br~leurs 23.
Le dispositif rotatif d'arrachement des particules à la surface du ;
laitier est installé en 24 et peut être par exemple constitué, comme illustré sur la flgure 8, par une série de trois dispositifs ;~
rotatifs, les deux rotors 25 et 26, qui tournent en sens inverse, permettant de prolonger l'action du ro-tor 11. Les particules miné-rales fibreuses et filamenteuses sont aspirées dans la chambre 14 où l'on procède ~ une séparation pneumatique desfils (et éventuel-lement perles) puis aux opérations de compactage et mise sous diverses formes.
La laine de laitier obtenue peut convenir aux mêmes usages que les laines minérales fabriquées selon les autres procédés connus. Elle se prête avantageusement à la substitution des fibres : :
d'amiante pour les utilisations classiques de ces dernières. Par .:`
exemple, du fait que le produit est vitrifié pratiquement à 100 % ~ .
et possède un pouvoir hydraulique maximum, il peut remplacer les laitiers granulés classiques dans la fabrication de ciments aux laitiers. Enfin, la laine brute de laitier peut avantageusement ~ :
être-utilisée par projection, flocage ou techniques analogues pour . ~.
l'isolation de parois, plafonds ou autres éléements de construc~
tions. ~::
Bien entendu, le procédé selon l'invention peut être appliqué à d'autres types de laitiers, tels que par exemple, les ~ :
laitiers d'acieries.
' ~ :
' `':
~:"
.
La présente invention a trait au domaine de laitiers et scories métallurgiques et de hauts-fourneaux en vue d'obtenir, entre autres produits valorisables, des éléments fibreux minéraux ou "laine de laitier".
La fabrication de fibres ou laine minérale à partir ~
de matières naturelles ou synthétiques, telles que des laitiers de ~;
hauts-fourneaux, est bien connue e-t mise en oeuvre depuis des dizaines d'années. L'obtention de cette laine a lieu généralement soit par dispersion d'un filet de matière fondue par des jets de ;
fluide gazeux de grande vitesse, les fibres formées étant enroulées ~, sur tambour rotatif et/ou tapis sans fin puis recueillies et éventuellement classées, soit par centrifugation par envoi du .
filet de matériau fondu sur un disque rotatif refroidi extérieure-ment par une couronne d'air, la laine étant recueillie dans un réceptacle approprié.
Selon la technique de fabrication la plus courante dans le cas des laitiers de hauts-fourneaux, on part de laitier ~`
. .
déjà solidifié que ~'on refond dans un cubilot ou dispositif -analogue à la température d'environ 1 400C avant de disperser le produit fondu par jets gazeux comme dit ci-dessus. La consomma-tion de combustible, généralement du coke, pour le réchauffage du laitier solidifié est de l'ordre de 200 à 240 Kgs par tonne de laitier.
Selon d'autres procédés, le laitier en fusion, re-cueilli dans une poche de coulée est déversé dans un four où il est réchauffé jusqu'à 1 400-1 450C et l'on ajoute au bain, avant l'opération de filage par jets gazeux ou centrifugation sur tambour, divers produits destinés notamment à modifier la composi-tion chi-mique de la matibre en fusion. Cette dernière doit en effet pré-senter certaines caractéristiques bien déterminées, chimiques etphysiques (par exemple viscosité) pour pouvoir 8tre transformée en filaments.
j, . . .
Ces procédés connus nécessitent la mise en oeuvre de plusieurs étapes opératoires et exigent des investissements.impor-tants. Il est vrai qu'en général la laine de laitier obtenu est . ;
destinée habituellement à des emplois relativement nobles pour les- ~.
quels 1l est nécessaire d'avoir une répartition donnée de la lon-gueur des fibres et des qualités bien déterm:inées pour ces dernières (d'où l'incorporation des divers additifs lors de l'opération de réchauffage du laitier refroidi). . :
Or, dans de nombreux cas, et tou-t particulièrement à ~ ~ :
l'heure actuelle où l'utilisation de fibres d'amiante est sévère-ment réglementée sur la plupart des territoires pour des raison d'hygiène et sécurité, il est souhaitable et suffisant de disposer d'un produit brut moins élaboré c'est-à-dire d'une laine de laitier à répartition moins homogène des longueurs de fibres et d'une quali-té courante, non supérieure.
Par ailleurs, il se trouve que, lors de leur sortie directe du haut fourneau, les laitiers fondu sont à une température ;~
adéquate, de l'ordre de 1 450C et à une viscosité correcte, géné- ~ :
ralement inférieure à 15 poises, pour pouvoir envisager un traite-ment à l'aide d'un moyen disperseur possèdant suffisamment d'éner-gie cinétique pour vaincre l'effort de tension super~icielle et -~
arracher les particules de matière en fusion.
Ainsi, il a été trouvé et mis au point, sur la base.
des observations ci-dessus, un nouveau procédé de production de laine de laitier permettant d'éviter les inconvénient susmentioImés et notamment les réchauffages successifs de laitier et la mise en oeuvre de séries d'appareillages de traitement. `
Selon le procédé de l'inven-tion, une par-tie au moins de la surface du laitier en fusion est soumise, directement à sa sortie du haut-fourneau et sans étape intermédiaire de réchauffage, ~ un arrachage brutal des particules de matière en fusion, les fils-filaments et éventuellement perles obtenus étant entra~nés et `:
récupérés dans une chambre de mise en forme. ~-L'arrachage des particules de la surface du laitier peut-être obtenu de plusieurs façons.
Selon un premier mode de réalisation de l~'invention, on met en oeuvre un dispositif tournant à grande vitesse, du type rotor à lamelles dont la vitesse périphérique est de l'ordre de 50 mètres/seconde, les lamelles plongeant dans le laitier liquide sur une profondeur de un à quelques millimètres.
Selon un autre mode de réalisation également avanta-,, geux, la surface du laitier en fusion est soumise à un balayage àl'aide de jets de fluide pressurisé, tel que par exemple de l'air sous pression de 5 à 10 bars et à une vitesse d'au moins 300 mètres/
seconde, par exemple de l'ordre de 500 à 1 000 mètres/seconde.
On sait que, à sa sortie du haut-fourneau, le laitier chemine dans une rigole de coulée avant de ch~ter soit dans une fosse ~ laitier, soit sur des installations de granulation ou boule- i~
tage soit tout simplement dans une poche d'évacuation. Pour la mise en oeuvre du procédé, il est particulièrement avantageux ;~
d'utiliser comme réceptacle et moyen de régulation de débit de laitier, à sortie du haut-fourneau, un bassin de rétention servant à la décantation des particules de fonte entra~nées et muni à sa partie supérieure d'un rebord-déversoir où le laitier fondu s'é-coule sous forme de nappe parabolique de largeur déterminée et d'épaisseur variant avec le débit instantané.
. :.
En pratique, le dispositif rotatif ou les rampes d'injection de fluide pressurisé sont installés sensiblement au niveau du rebord-déversoir précité et nla~fectent généralement qu'une partie de la nappe ou lame de laitier s'écoulant de ce re-bord.
... . .
- . . :.:.. .. ,;,. ., . . , ,... :
~outefois, selon une variante de réalisation, on peut subdiviser le flot de laitier sortant du haut-fourneau en plusieurs dérivations et effectuer le traitement de llinvention au niveau du rebord-déversoir précité et/ou sur l'une quelconque desdites déri-vations. Par exemple, on peut prévoir sur :La rigole du laitier au moins une dérivation à ouverture calibrée destinée à capter une petite partie du débit de laitier puis installer au niveau de cette dérivation soit le dispositif rotatif soit les rampes de jets de fluide pressurisé. On peut également mettre en oeuvre le procédé
de l'invention uniquement à la surface du laitier au niveau du rebord-déversoir précité et transformer en fibres la partie mineure de laitier s'écoulant d'une dérivation par tout autre technique connue de fabrication de laine de laitier, par exemple par centri-fugation ou soufflage, la fraction majeure du laitier, non soumise à dérivation, étant ensuite soumise aux traitements ultérieurs connus de granulation ou autres.
Dans le cas d'utilisation d'un dispositif rotatif, il peut être avantageux d'installer à la suite de ce sy~stème dis-perseur deux autres éléments rotatifs destinés à parfaire l'effet de dispersion. En outre, selon un perfectionnement de ce procédé
à système rotatif, il opportun d'installer au niveau de la surface du laitier en fusion, juste avant le rotor de dispersion, un dé- ::
flecteur ou système équivalent destiné à arrêter et détourner les amas de particules solidifiées sur ladite surface.
Les quantités et les caractéristiques des fils ob-tenus (notamment longueur et diamètre) sont fonction d'une part de facteurs relatifs au dispositf provoquant l'arrachement et la dispersion des particules de laitier en fusion et, d'autre part, des caractéristiques physiques et chimiques du laitier traité.
Les facteurs se rapportant à l'appareil sont notam-ment,dans le cas du dispositif rotatif:la vitesse périphérique du rotor à lamelles, le nombre et la longueur des lamelles et la _~-- .
-profondeur d'immersion de ces lamelles dans la nappe de laitier -. ;
liquide, et, dans le cas d'utilisation de jets à fluide pressurisé: . :
l'énergie cinétique des jets d'air (ou autre fluide) mis en action : ~' par unité de surface et la tension superficielle du laitier ~ -~
liquide, généralement de l'ordre de 400 dynes/cm pour une tempéra~
ture de 1~00C. Pour augmenter l'énergie cinétique des jets d'air, ~.
il peut être avantageux de faire agir ces jets des deux côtés de la lame liquide s'écoulant du rebord-déversoir et/ou de la dériva-tion, c'est-à-dire le long des deux faces qui bordent l'épaisseur ~:
de la lame de laitier. Quant à l'orientation des jets d'air par -~
rapport à la nappe de laitier elle peut,,à priori, être queiconque, mais il est généralement avantageux d'adopter un balayage dans une direction perpendiculaire au sens d'écoulement de la nappe de :
laitier.
Les facteurs ayant trait au laitier lui-même concer- ~ .
nant sa composition chimique et sa température, lesquelles déter- .
minent la tension superficielle, la viscosité et l'aptitude à la vitrification. Pour obtenir des fibres longues de fin diamètre, il faut traiter de préférence des laitiers dont l'lndice de basi-cité B est inférieur à 1, cet indice étant défini comme le rapport ~ :
CaO + Mgo/SiO2 + A1203. Dans le cas du traitement de laitiers indice B trop élevé, on peut ajouter en amont du bassin de réten-tion ou sur la dérivation (dans le cas de la variante précitée) :
des agents complémentaires tels que des débris de verre dont le point de fusion est plus bas que la température de fusion du laitier. Par exemple, en ajoutan-t 1 à 3 % de verre en poids à un laitier d'indice B de l'ordre de 1, on fournit, sans augmenter sen-siblement la viscosité du bain et malgré une légère baisse de température, un apport notable en SiO2 ainsi qu'en oxydes alcalins des types K20 et Na20 et l'on favorise ainsi l'obtention de laine à filaments de grande longueur.
L'invention sera mieux comprise par la description :~.
~ .
de modes de réalisation non limitatifs, illustrés par les dessins -~des deux planches annexées où l'on peut voir schématiquement:
. Figure 1: la coupe d'un système de balayage par fluide sous pression d'une nappe de la.itier issue d'un barrage déversoir:
` . Figure 2: une vue par le dessus d'un système du type figure 1: :
. Figure 3: une représentation schématique, en pers-pective, du traitement du flot de laitier à la sortie du rebord-déversoir, selon le principe par jets de fluide;
. Figure 4: la coupe d'un système d'arrachement de fibres ou fils à la surface d'un laitier par un dispositif rotatif, . Figure 5: une vue par le dessus d'un système du type figure 4:
. Figure 6: une variante de réalisation de produc-tion de fils à partir d'une dérivation de la rigole de coulée du laitier . Figure 7: un type de rotor utilisable, vu en coupe, . Figure 8: un détail de mise en oeuvre, selon une variante, du procédé illustré sur la figure 6. :
On se réfèrera tout d'abord aux figures 1 à 3 qui illustrent la variante de réalisation du procédé au moyen d'un ensemble de jets de fluide pressurisé. ~
Le dispositif de régulation du flux de laitier fondu, :
issu d'un haut-fourneau ou d'un convertisseur, com- :
prend eqsentiellement: une rigole de coulée 1 s'élargissant en un bassin de rétention 2 dont le fond permet, en 3, la décanta- :
tion et l'évacuation de la fonte liquide et qui est muni d'un rebord-déversoir 4 refroidi par circulation d'eau dans une tuyau-terie 5 noyée dans la masse réfractaire du bassin.
~,' Selon l'invention, le laitier qui. s'écoule, en nappe .-ou lame 6, du seuil-déversoir 4 est soumis à l'action dispersante de jets d'air sous pression d'environ 7 à 8 bars, juste à la sortie ~ :
du rebord 4. Ces ~ets émanent de buses disposées en alignement sur ;
- un coté 7 ou sur les deux côtés ou faces 7 et 7' de la lame liquide '.`
6. Les fibres et filaments ~3 de laitier immédiatement formés dans l'atmosphère sont entrainés dans un réceptac:Le évasé 9, par exemple .
une hotte d'aspiration et conduits dans une chambre (non représentée) :
où ils sont compactés et mis en diverses formes selon le but 10 d'utilisation visé. Une partie seulement du laitier, par exemple ;~
1 à 10 % selon les débits d'air mis en jeu, est transformée en laine minérale récupérée en 9, la fraction majeure du laitier fondu (flèche 10) étant ensuite déversée dans une fosse ou traitée pour obtenir des boulettes ou granules de laitier poreux selon divers moyens, tels que par exemple ceux préconisés dans les brevets français précitées.
Dans la varlante de réalisation correspondant aux figures 4 à 8 qui montrent la mise en oeuvre d'un dispositif rotatif, ~ .
on retrouve les éléments essentiels de la régulation de flux de `
laitier à savoir: la rigole de coulée 1 qui s~élargit en bassin de rétention 2 dont le fond permet, en 3, la décantation et l'éva- :
cuation de la fonte liquide, ladite rigole étant munie du rebord-déversoir 4 refroidi par circulation d'eau dans une tuyauterie 5 ., noyée dans la masse réfractaire du bassin. :~
Selon le mode de réalisation illustré figures 4 et 5la surface de la lame ou nappe 6 qui s'écoule du seuil-déversoir 4 est soumise, sur une partie de la longueur de ce seuil, à l'ac-tion d'un rotor 11 tournant par exemple à vitesse de 50 m/sec. On a de préférence installé, sur la surface du laitier et au niveau de cette partie de traitement, un déflecteur 12 permettant d'écarter les agglomérats solides de particules qui surnagent à la surface du laitier. Les fibres et filaments 13 de laitier immédiatement - ~ .
-7- ~
formés dans llatmosphère sont entra~nés dans un réceptacle évasé
14, par exemple une hotte d'aspiration, et conduits dans une chambre --(non représentée) où ils sont compactés et mis en diverses formes selon les buts visés d'utilisation. Une partie seulement du lai-tier, par exemple 1 à 10 % (ou plus) est tra:nsformée en laine miné-rale, la fraction majeure du laitier fondu ~flèche 15) étant en-suite déversée dans une fosse de refroidissement ou traitée pour obtenir des boulettes ou granules de laitier poreux selon divers moyens connus.
En pratique, il s'avère souvent avantageux de prévoir . ~.
comme réceptacle 14 une double hotte d'aspiration, à savoir une chambre 16 de récupération des fils et filaments 13 et une chambre 17 destinée à recueillir les particules légèrement plus lourdes, .
sous forme de perles 18, dont les utilisations peuvent etre dif--férentes.
La figure 7 illustre schématiquement un type de rotor ;`
11 muni d'une série de lamelles 19 destinées à plonger légèrement, .
de quelques millimètres par exemple, dans le bain de laitier liquide.
Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 6, on a prévu sur la rigole 1 de laitier une petite dérivation 20 ~ ~`
d'ouverture 21 calibrée. Cette dérivation conduit à un élargisse-`
ment 22 du type bassin de rétention précité où l'on peut, si on le désire, procéder à un réchauffage du laitier par des br~leurs 23.
Le dispositif rotatif d'arrachement des particules à la surface du ;
laitier est installé en 24 et peut être par exemple constitué, comme illustré sur la flgure 8, par une série de trois dispositifs ;~
rotatifs, les deux rotors 25 et 26, qui tournent en sens inverse, permettant de prolonger l'action du ro-tor 11. Les particules miné-rales fibreuses et filamenteuses sont aspirées dans la chambre 14 où l'on procède ~ une séparation pneumatique desfils (et éventuel-lement perles) puis aux opérations de compactage et mise sous diverses formes.
La laine de laitier obtenue peut convenir aux mêmes usages que les laines minérales fabriquées selon les autres procédés connus. Elle se prête avantageusement à la substitution des fibres : :
d'amiante pour les utilisations classiques de ces dernières. Par .:`
exemple, du fait que le produit est vitrifié pratiquement à 100 % ~ .
et possède un pouvoir hydraulique maximum, il peut remplacer les laitiers granulés classiques dans la fabrication de ciments aux laitiers. Enfin, la laine brute de laitier peut avantageusement ~ :
être-utilisée par projection, flocage ou techniques analogues pour . ~.
l'isolation de parois, plafonds ou autres éléements de construc~
tions. ~::
Bien entendu, le procédé selon l'invention peut être appliqué à d'autres types de laitiers, tels que par exemple, les ~ :
laitiers d'acieries.
' ~ :
' `':
~:"
.
Claims (13)
1. Procédé de production de laine minérale à partir de laitiers, notamment de hauts-fourneaux, caractérisé en ce que une partie au moins de la surface du laitier en fusion est sou-mise, directement à sa sortie du haut-fourneau et sans étape inter-médiaire de réchauffage, à un arrachage brutal des particules de matière en fusion, les fils-filaments et éventuellement perles obtenus étant entraînés et récupérés dans une chambre de mise en forme.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arrachage des particules fondues de la surface du laitier est obtenu par l'action d'un dispositif tournant à grande vitesse, du type rotor à lamelles dont la vitesse périphérique est de l'ordre de 50 mètres/seconde, les lamelles plongeant dans le laitier li-quide sur une profondeur de un à quelques millimètres.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif rotatif est installé sensiblement au niveau du rebord-déversoir bordant l'extrémité d'un bassin de rétention qui fait suite à la rigole de coulée du laitier du haut-fourneau.
4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif rotatif est installé sur la surface d'un flot de laitier issu d'une dérivation pratiquée sur une rigole de coulée de laitier du haut-fourneau.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on adjoint au dispositif rotatif deux autres systèmes équivalent, tournant tous deux en sens inverse, destinés à par-faire l'effet de dispersion du premier dispositif.
6. Procédé selon la revendication 2, caractérisé
en ce que l'on installe, juste avant le dispositif rotatif et au niveau de la surface du laitier en fusion, un déflecteur destiné
à arrêter et détourner les amas de particules solidifiées sur la-dite surface.
en ce que l'on installe, juste avant le dispositif rotatif et au niveau de la surface du laitier en fusion, un déflecteur destiné
à arrêter et détourner les amas de particules solidifiées sur la-dite surface.
7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que l'arrachage des particules fondues de la surface de lai-tier est obtenu par l'action de jets de fluide pressurisé.
en ce que l'arrachage des particules fondues de la surface de lai-tier est obtenu par l'action de jets de fluide pressurisé.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les jets de fluide pressurisé, constitué par de l'air sous 5 à 10 bars à au moins 300 mètres/seconde, sont disposés le long de l'une ou des deux faces bordant l'épaisseur de la lame de laitier qui s'écoule du rebord-déversoir bordant l'extrémité d'un bassin de rétention qui fait suite à la rigole de coulée du lai-tier du haut-fourneau.
9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le flot de laitier de la rigole de coulée est subdivisé
en une ou plusieus dérivations, l'une au moins de celles-ci étant soumise en totalité au traitement de balayage par jet d'air.
en une ou plusieus dérivations, l'une au moins de celles-ci étant soumise en totalité au traitement de balayage par jet d'air.
10. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le traitement de la surface du laitier n'affecte qu'une fraction mineure du laitier cheminant dans la rigole de coulée, la majeure partie de ce laitier poursuivant son chemin et subis-sant les traitements connus, tels que l'expansion ou équivalent, en vue de la fabrication de boulettes et/ou granules.
11. Procédé selon la revendication 2, caractérisé
en ce que l'on procède, juste à la sortie du laitier fondu du haut-fourneau, à une addition de produits complémentaires aptes à modifier les caractéristiques des fils ou fibres finals.
en ce que l'on procède, juste à la sortie du laitier fondu du haut-fourneau, à une addition de produits complémentaires aptes à modifier les caractéristiques des fils ou fibres finals.
12. Procédé selon la revendication 7, caractérise en ce que l'on procède, juste à la sortie du laitier fondu en haut-fourneau, à une addition de produits complémentaires aptes à modifier les caractéristiques des fils ou fibres finals.
13. Procédé selon les revendications 11 ou 12, carac-térisé en ce que le produit complémentaire est constitué par des débris de verre destinés à diminuer l'indice de basicité
du laitier et à favoriser l'obtention de fibres plus longues.
du laitier et à favoriser l'obtention de fibres plus longues.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7737969A FR2411808A1 (fr) | 1977-12-16 | 1977-12-16 | Procede et dipositif pour la production de laine de laitier |
| FR7737969 | 1977-12-16 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA1112875A true CA1112875A (fr) | 1981-11-24 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA297,843A Expired CA1112875A (fr) | 1977-12-16 | 1978-02-28 | Production de laine de laitier |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| BE (1) | BE862806A (fr) |
| CA (1) | CA1112875A (fr) |
| FR (1) | FR2411808A1 (fr) |
| LU (1) | LU78844A1 (fr) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2480275A1 (fr) * | 1980-04-15 | 1981-10-16 | Gagneraud Francis | Substrats de cultures, essentiellement a base de produits tires de laitiers metallurgiques |
| US4414016A (en) * | 1982-05-13 | 1983-11-08 | National Slag Limited | Apparatus for the pelletization of heat-liquifiable solid materials |
| FR2752243B1 (fr) * | 1996-08-08 | 1998-09-04 | Lorraine Laminage | Procede de preparation de granulats a partir de laitier liquide d'acierie |
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1977
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-
1978
- 1978-01-11 BE BE2056590A patent/BE862806A/fr unknown
- 1978-01-11 LU LU78844A patent/LU78844A1/fr unknown
- 1978-02-28 CA CA297,843A patent/CA1112875A/fr not_active Expired
Also Published As
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|---|---|
| BE862806A (fr) | 1978-05-02 |
| FR2411808A1 (fr) | 1979-07-13 |
| LU78844A1 (fr) | 1978-06-09 |
| FR2411808B3 (fr) | 1980-08-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MKEX | Expiry |