EP0033284A1 - Procédé et dispositif de préparation d'un mélange minéral dans une installation d'agglomération - Google Patents

Procédé et dispositif de préparation d'un mélange minéral dans une installation d'agglomération Download PDF

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EP0033284A1
EP0033284A1 EP81400120A EP81400120A EP0033284A1 EP 0033284 A1 EP0033284 A1 EP 0033284A1 EP 81400120 A EP81400120 A EP 81400120A EP 81400120 A EP81400120 A EP 81400120A EP 0033284 A1 EP0033284 A1 EP 0033284A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hood
mixture
cake
agglomeration
slope
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP81400120A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Michel Wallet
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Delattre Levivier SA
Original Assignee
Delattre Levivier SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Delattre Levivier SA filed Critical Delattre Levivier SA
Publication of EP0033284A1 publication Critical patent/EP0033284A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C22B1/16—Sintering; Agglomerating
    • C22B1/20—Sintering; Agglomerating in sintering machines with movable grates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B21/00—Open or uncovered sintering apparatus; Other heat-treatment apparatus of like construction
    • F27B21/06—Endless-strand sintering machines

Definitions

  • the subject of the invention is improvements to the methods of agglomeration of a mixture of ore and fuel on a grid in the form of an endless chain and an improved installation for the implementation of the method.
  • the fresh mixture composed of metallic ore, of siliceous or calcareous addition, and of various metallic or non-metallic recovery wastes is intimately mixed with the quantity of fuel necessary for the agglomeration operation and humidified in order to obtain a final mixture as permeable as possible.
  • the agglomeration installation essentially consists of a grid forming an endless chain which is driven so that its upper strand passes from an upstream end to a downstream end in front of means for the vertical circulation of an oxidizing gas consisting normally from a series of suction or supply air boxes.
  • a distributor hopper which allows the humidified mixture to be deposited in a regular layer, of varying thickness depending on the case and generally called "cake".
  • the air circulation means such as boxes placed under the chain and connected to one or more fans which make it possible to create a depression under the grid of the order of 1000 to 2000 mm CE, the ambient air is forced to up and down through the thickness of the cake.
  • the constantly renewed air then maintains the combustion started under the ignition hood.
  • the thin lit film called the "flame front” then produces a reaction zone which moves up and down as the solid fuel is consumed.
  • the primary agglomerate is then reoxidized by the renewal air.
  • the temperature of the cake which depends on that of the flame front is of the order of 500 to 800 ° C at this time.
  • the water front only disappears when the mixture has reached at least 100 ° C and if the permeability of the cake allows it. Its disappearance leads to a strong variation in the permeability of the temperature cake and the composition of the fumes.
  • the suction speed of the transfer and combustion air above the cake can be measured using a portable anemometer. There is, from the loading point to about two-thirds of the cooking - zone -, a decrease in this speed and then a gradual increase in it. This reduction in speed corresponds to the existence of the "water front".
  • the decrease in the air suction speed above the cake in the area where the "water front” exists compared to the air suction speed above the cake in the area the "water front” does not exist is of the order of 15 to 30% or more, depending on the mixtures the average temperature and depression of the caissons, and in particular the height of the mixture layer. Indeed, the greater the layer height, the longer the mixture located under the "flame front” to heat up by the hot gases resulting from the reactions and therefore the greater and longer the "water front” to disappear.
  • the water vapor formed in the upper layers condenses in the lower layer and the water front is therefore not normally removed before the hood d 'ignition unless giving the preheating hood a significant length and therefore increasing the length of the chain.
  • the goal sought by this improvement is not the elimination of the water front, but to obtain a more resistant and larger chipboard.
  • the subject of the invention is a new improvement to the agglomeration methods of ore on the grid allowing the elimination of the water front and an increase in the productivity of the grid without appreciable increase in the length thereof.
  • the combustion is carried out without inflammation tible contained in the load, almost instantaneous preheating of the latter over its entire thickness, at a temperature above 300 ° C, no suction of gases brought to a temperature of at least 700 ° C through the surface of the embankment formed by the pellets discharging from the loading hopper, the temperature of the gases sucked in and the rate of discharge of the pellets being regulated so that said pellets are dried, hardened and preheated almost instantaneously while they flow onto the surface of the embankment, without the fuel having time to ignite.
  • the device for implementing the method according to the invention comprises means for direct heating of the surface of the slope formed by the mixture pouring from the loading hopper at the upstream end of the cake, constituted by a hood with an oblique axis inclined downward in a direction substantially perpendicular to the slope and the lower part of which opens widely through an orifice covering at least the greater part of the slope, for the suction through the latter of hot gases produced inside the hood at a temperature above 700 ° C.
  • the charge is thus ignited over its entire thickness from the start of the grid. But when the mass mixture is thus ignited, there is a considerable widening of the flame front which occupies the entire thickness of the layer.
  • the flame front of a cake which normally represents 5 to 10% of its height, causes a pressure drop of the order of a third or half of the vacuum applied under the chain in order to ensure the flow and the passage of hot gases in the cake and maintain the flame front. If the entire thickness is on, a very high vacuum will be required under the chain in order to maintain productivity unless you agree to lose part of this productivity.
  • FIG. 1 schematically represents a conventional agglomeration installation comprising a continuous chain 1, the upper strand of which moves between an upstream drum 11 and a downstream drum 12 above a series of suction boxes 2.
  • a hopper 3 for loading the mixture into a layer for the formation of a "cake" 5 on the chain 1.
  • This hopper 3 is preceded by a hopper 31 of loading of a protective layer 51 of the grid and followed by a hood 32 provided with burners for lighting the surface layer of the cake formed by the hopper 3.
  • the cake is dumped, after cooking, into an unloading hopper 13.
  • the chain comprises a cooking zone A which goes from the ignition hood to a point C known as the cooking point where the "flame front" disappears after having passed through the whole of the thickness of the cake and a cooling zone B which goes from the cooking point to the downstream end 12 of the chain and which makes it possible to pour into the hopper 13 an agglomerate already cooled.
  • the porosity of the cake 5 being different during baking and during cooling, to each zone of the chain, respectively of baking and cooling, corresponds a series of boxes connected by a collector, respectively 21 and 22, and by means of 'A dedusting installation, respectively 23 and 24, to a suction fan, respectively 25 and 26, which discharges the aspirated gases either to a chimney or, possibly to a recycling circuit.
  • the installation comprises a hood 4 for preheating the slope 50 formed by the pellets pouring out from the loading hopper 3.
  • the hood 4 is shown in more detail in FIGS. 2 and 3. It is limited by an envelope in the shape of a pyramid trunk comprising a bottom 41, an upper wall 42 substantially parallel to the chain, a lower wall 43 inclined and two walls vertical sides.
  • the median plane P perpendicular to the bottom 41 is inclined with respect to the mixing slope 50 by an angle (a) equal to or a little less than 90 °.
  • the plane of the orifice 44 of the hood, constituting the base of the pyramid is parallel to the slope 50.
  • the loading hopper 3 which contains the mixture 52 is provided at its base with a distribution roller 31 which discharges the mixture onto the grid 1 in the form of a sheet 53.
  • a flap 14 of height adjustment H of the mixing layer is formed as is known, of pellets which roll from the flap 14 to the grid 1 covered with the protective layer 51 by forming an embankment 50 which, if the discharge rate of the mixture is properly adjusted according to the speed of movement of the chain, remains substantially in a fixed position, the spilled mixture being continuously driven by the movement of the chain.
  • the slope of the slope which depends in particular on the discharge rate, the particle size and the density of the pellets, remains approximately constant and, depending on the mixture, of the order of 38 to 45 ° relative to the 'horizontal.
  • a very hot gas brought to the temperature of at least 700 ° is produced inside the hood, which is therefore entirely covered with an insulating and / or refractory interior coating.
  • This hot gas can simply be formed by heating fumes or hot air having passed through the cake 5 to the desired temperature, and regulated by a circuit 212 connected for example to the last cooking box 210 or to the first cooling box. 220, so as to draw the hottest gases,
  • the bottom 41 of the hood will be provided with a burner 6 supplied on the one hand with combus gas tible by a pipe 61 and on the other hand by oxidizing gas such as air by a pipe 62.
  • This burner can be of any conventional type and opens into the hood by a diffusion plate of either circular or oblong shape. to have a width corresponding to that of the hood.
  • a suction box 26 connected either to the suction circuit of the cooking boxes by a pipe 261, or to an independent fan 27 by a pipe 262.
  • a suction box 26 connected either to the suction circuit of the cooking boxes by a pipe 261, or to an independent fan 27 by a pipe 262.
  • the oxidizer / fuel ratio must be adjusted to obtain the quantity of oxidizing fumes or not, necessary for the vaporization of the water and the heating of the mixture throughout its thickness up to 400 ° C and possibly at a higher temperature but compatible with the absorption capacity of the cake.
  • the regulation of the flue gas temperature is carried out in a conventional manner by maintaining in the hood a pressure of burnt gases very close to atmospheric pressure taking into account the absorption capacity of the cake.
  • the spraying and preheating operation of the mixture can be done without igniting the fuel it contains because the pellets regularly discharged by the distribution hopper 3 are constantly renewed and the heat exchange takes place over a very large area, the fuel normally not having time to light up.
  • the geometric exchange surface exposed to the hot fluid which depends on the particle size of the pellets and the speed and width of the chain, can be 200 to 500 times greater than that exposed to the hot fluid when the cake goes under the ignition hood.
  • the pellets roll very quickly down the slope, and are immediately covered by other pellets.
  • this geometric surface is even less than the actual surface of contact of the pellets with the flame or hot fumes, especially if they are prepared from concentrated ores.
  • the heat exchange between the wet pellets, the flame and the fumes is almost perfect and very fast.
  • the Wet pellets are dried, hardened and preheated almost instant ly year when roll front of the hood opening. Due to the regular advancement of the chain they become immobile and do not deteriorate, the largest pellets descending the slope lower than the finest, coming to accumulate above the protective layer.
  • the heat flux per m2 of geometrical surface is of the order of half that usually observed under the fume hoods. Of course, it is even lower if we consider the real surface of the pellets subjected to the flame. This flow can be increased or decreased depending on the mixture used and the preheating that one wishes to achieve.
  • the thermal quantity introduced per ton of finished agglomerate can be large, and at least 100 therms per ton of agglomerate, so that it is possible to vaporize all the water and even to preheat the mixture of agglomerate with -from 400 ° almost instantly over its entire thickness.
  • the hot fluids introduced into the hood, as well as the water vapor produced by the heating of the mixture, are sucked by the box 26 which as indicated above, will advantageously be connected by a conduit 262 to a wet or non-humid dust collector 263 and to an independent fan27. In this case the risk of corrosion of the main suction circuit will be practically eliminated.
  • the production of gaseous fluids is significant per m2 of surface area of the box 26.
  • the extraction of these gaseous fluids produced and the fumes from the feeds which pass through the cake is easy thanks to the very high average permeability of the mixture at this location.
  • the average height of the mixture to be crossed is half the height of the cake and the average permeability is therefore constantly greater than the cold permeability obtained throughout the thickness of the mixture.
  • a plate 16 seals under the chain and prevents the intake of parasitic air.
  • the temperature of the fumes drawn into the box 26 can be at least 300 ° C. so that the water front is eliminated instantly, the water contained in the mixture being vaporized at the moment the layer is formed on the grid. It is even possible to preheat at a higher temperature, without going as far as igniting the mixture, within the limit of the absorption capacity of the slope and possibly of the thermal efficiency of the exchange between the preheating fumes and mixing.
  • an auxiliary cover 33 can be placed above the cake between the adjustment flap 14 and the ignition hood 32 so as to avoid cooling of the mixture before it is ignited by suction into the box 26 of the hot fumes produced by the ignition hood 32 and extended by the cover 33.
  • the mixing cake being limited by this auxiliary cover 33 and by the longitudinal walls 34 ( Figure 3) which hold it laterally, the box 26 thus sucks all fumes produced in the preheating hood 4.
  • These preheating fumes can be isolated from the main cooking air suction circuit by the circuit 262 and, after wet treatment in a device 263, be recycled through the pipe 264 opening into a hood 265 placed downstream of the cooking point C, on the cooling zone B of the chain and in particular at the entrance to this zone, in order to accelerate the cooling of the cake 5 after baking.
  • these fumes which contain water vapor and water in fine droplets, will have a more effective cooling action than that of air.
  • FIG. 3 A further improvement is shown in Figure 3.
  • the hood 4 is mounted pivotally on a support system 45 about an axis 46, and its inclination can be changed by means of a screw has been Oriental i on 47. It is thus possible to adjust the inclination of the hood first of all in the event of variation of the inclination of the slope, but to orient the axis of the hood preferably towards the upper part of the slope so to get the best performance of the heat exchange, in par- cu l i st in the case of very large thicknesses of mixing layers.
  • a screw (or hydraulic) system 48 allows the longitudinal positioning of the hood according to the thickness of the mixing layer.
  • the mixture is discharged downstream from the outlet of the hopper 3, the feed direction of the c h a ine 1 but by changing the output of the hopper 3 , one could also reverse the direction of rotation of the distributor roller 31 to effect the discharge upstream of the hopper 3.
  • the preheating hood 40 could advantageously be of dimensions larger so as to cover not only the embankment 50 but also the sheet 53 formed by the pellets discharged by the drum 31.

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Abstract

L'invention a pour objet des perfectionnements aux procédés d'agglomération d'un mélange bouleté de minerai et de combustible dans une installation d'agglomération sur chaîne continue.
Selon l'invention, on effectue, sans inflammation du combustible, un préchauffage du mélange presque instantané sur toute son épaisseur, à une température supérieure à 300°C par aspiration de gaz portés à une température d'au moins 700°C à travers la surface du talus formé par les boulettes se déversant de la trémie de chargement, la température des gaz aspirés et le débit de déversement des boulettes étant réglés de telle sorte que lesdites boulettes soient séchées, durcies et préchauffées presque instantanément pendant qu'elles déboulent sur la surface du talus et sans que le combustible contenu ait le temps de s'allumer
L'invention s'applique spécialement à l'agglomération du minerai de fer.

Description

  • L'invention a pour objet des perfectionnements aux procédés d'agglomération d'un mélange de minerai et de combustible sur une grille en forme de chaine sans fin et une installation perfectionnée pour la mise en oeuvre du procédé.
  • On sait que l'agglomération de minerai sur grille permet de transformer un mélange de minerai fin et de combustible en un produit aggloméré, poreux et solide, capable d'être manipulé, chargé et réduit dans un appareil de réduction des oxydes métalliques tel qu'un haut-fourneau de traitement des minerais de fer.
  • Le mélange frais composé de m nerai métallique, d'addition fondante silicieuse ou calcaire, et de déchets divers de récupération métalliques ou non, est mélangé intimement à la quantité de combustible nécessaire à l'opération d'agglomération et humidifié afin d'obtenir un mélange final aussi perméable que possible.
  • L'installation d'agglomération se compose essentiellement d'une grille formant une chaîne sans fin qui est entrainée de telle sorte que son brin supérieur passe d'une extrémité amont à une extrémité aval devant des moyens de circulation verticale d'un gaz comburant constitué normalement d'une série de caissons d'aspiration ou de soufflage d'air. A l'extrémité amont de la chaine est placée une trémie distributrice qui permet de déposer le mélange humidifié en une couche régulière, d'épaisseur plus ou moins forte selon les cas et appelée généralement "gâteau". Le gâteau ainsi déposé,qui est entrainé.- vers l'aval par le déplacement de la chaîne, passe d'abord sous une hotte d'allumage dont la température est réglée à un niveau suffisant et les fumées peu oxydantes permettent de n'allumer, à la partie supérieure du gâteau, qu'une très mince pellicule de mélange.
  • Grâce aux moyens de circulation d'air tels que des caissons placés sous la chaine et reliés à un ou plusieurs ventilateurs qui permettent de créer sous la grille une dépression de l'ordre de 1000 à 2000 mm CE, l'air ambiant est forcé de haut en bas à travers l'épaisseur du gâteau.
  • L'air sans cesse renouvelé entretient alors la combustion amorcée sous la hotte d'allumage.
  • La mince pellicule allumée, dénommée 'front de flamme" produit alors une zone réactionnelle qui se déplace de haut en bas au fur et à mesure i que le combustible solide se consumme.
  • Au cours de ce déplacement les différents constituants du mélange sont séchés, déshydratés, décarbonatés, désulfurés, préréduits. Les produits solides de ces réactions fusionnent et forment l'aggloméré primaire lorsqu'ils sont traversés par le "front de flamme".
  • L'aggloméré primaire est ensuite réoxydé par l'air de renouvellement.
  • Lorsque le"front de flamme" a traversé complètement le gâteau, l'opération de cuisson est terminée. La température du gâteau qui dépend de celle du front de flamme est de l'ordre de 500 à 800°C à ce moment.
  • Les produits gazeux résultant ainsi des réactions indiquées ci-avant, ainsi que le reste de l'air de transfert, traversent la couche inférieure froide de mélange, et l'échauffent. Au cours de ce trajet, la vapeur d'eau contenue dans ces gaz produits par le "front de flame" se condense dans la partie la plus froide du mélange et il s'établit une série d'équilibre successifs le long de la chaîne entre l'eau liquide et l'eau vapeur ; c'est ce qu'on appelle le "front d'eau". Ce "front d'eau" dépend donc de la température de la partie inférieure du mélange et s'étend généralement sur 50 % à 60 % de la longueur de la zone de cuisson, zone allant du point de chargement jusqu'au point de cuisson où "le front de flamme" atteint la grille.
  • "Le front d'eau" ne disparait que lorsque le mélange a atteint au moins 100°C et si la perméabilité du gâteau le permet. Sa disparition entraine une forte variation de la perméabilité du gâteau de la température et de la composition des fumées.
  • Lorsqu'il existe, le "front d'eau" réduit considérablement la perméabilité du gâteau sous la dépression considérée. On constate,depuis le point de chargement jusqu'au point où le "front d'eau" disparaît,une diminution de la vitesse d'aspiration de l'air au-dessus du gâteau et, une augmentation de cette vitesse depuis le point de disparition du "front d'eau" jusqu'au point où le gâteau est complètement cuit à l'extrémité de la zone de cuisson.
  • On peut mesurer à l'aide d'un anémomètre portatif la vitesse daspira- tion de l'air de transfert et de combustion au-dessus du gâteau. On constate,depuis le point de chargement jusqu'au deux tiers environ de la--zone--de cuisson,une diminution de cette vitesse et ensuite une augmentation progressive de celle-ci. Cette diminution de vitesse correspond à l'existence du "front d'eau". La diminution de la vitesse d'aspiration de l'air au-dessus du gâteau dans la zone où existe le 'front d'eau" par rapport à la vitesse d'aspiration de l'air au-dessus du gâteau dans la zone où n'existe pas le "front d'eau" est de l'ordre de 15 à 30 % ou plus, sui- vant les mélanges la température et la dépression moyennes des caissons, et notamment la hauteur de couche de mélange. En effet, plus la hauteur de couche est importante, plus le mélange situé sous le "front de flamme" est long à s'échauffer par l.s gaz chauds résultant des réactions et par conséquent plus le "front d'eau" est important et long à disparaitre.
  • On conçoit donc que la zone où existe le "front d'eau" aura une productivité beaucoup plus faible que celle où celui-ci n'existe pas. La pro- ductivité dans la zone où existe le "front d'eau" sera réduite dans une proportion équivalente à la réduction des vitesses d'air au-dessus du gâteau, c'est à dire dans une proportion de l'ordre de 15 à 30 %.
  • Ce phénomène du "front d'eau" est connu depuis longtemps et on a essayé de réduire son importance en réchauffant le mélange d'agglomération avec des matières chaudes par exemple des fines de retour chaudes ou de la vapeur d'eau ou encore avec des matières froides telles que la chaux qui en s'hydratant réchauffe le mélange d'agglomération mais ces procédés permettent surtout de limiter la perte énergétique de l'installation, la productivité n'étant, au mieux, que faiblement améliorée.
  • On a aussi proposé (brevet français n° 1.215.231), de faire subir à la charge, avant l'allumage, un préchauffage jusqu'à une température suffisante pour vaporiser l'eau contenue dans le mélange, au plus 300°C, par aspiration de gaz chauds introduits dans une hotte recouvrant la partie supérieure du gâteau en amont de la hotte d'allumage, ces gaz chauds pouvant être constitués, au moins en partie, par les gaz aspirés sous la grille dans une zone de refroidissement de l'aggloméré, après le point de cuisson. Le préchauffage s'effectuant par aspiration des gaz chauds de haut en bas, la vapeur d'eau formée dans les couches supérieures se condense dans la couche inférieure et le front d'eau n'est donc, normalement, pas éliminé avant la hotte d'allumage à moins de donner à la hotte de préchauffage une longueur importante et par conséquent d'augmenter la longueur de la chaine. D'ailleurs, le but recherché par ce perfectionnement n'est pas l'élimination du front d'eau, mais d'obtenir un aggloméré plus résistant et plus gros.
  • L'invention a pour objet un nouveau perfectionnement aux procédés d'agglomération de minerai sur grille permettant -l'élimination du front d'eau et une augmentation de la productivité de la grille sans augmentation sensible de la longueur de celle-ci.
  • Conformément à l'invention, on effectue, sans inflammation du combustible contenu dans la charge, un préchauffage presque instantané de celle-ci sur toute son épaisseur, à une température supérieure à 300°C, pas aspiration de gaz portés à une température d'au moins 700°C à travers la surface du talus formé par les boulettes se déversant de la trémie de chargement, la température des gaz aspirés et le débit de déversement des boulettes étant tèglés de telle sorte que lesdites boulettes soient séchées, durcies et préchauffées presque instantanément pendant qu'elles déboulent sur la surface du talus, sans que le combustible ait le temps de s'allumer.
  • Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention comprend des moyens de chauffage direct de la surface du talus formé par le mélange se déversant de la trémie de chargement à l'extrémité amont du gâteau, constitués par une hotte à axe oblique incliné vers le bas suivant une direction sensiblement perpendiculaire au talus et dont la partie inférieure s'ouvre largement par un orifice recouvrant au moins la plus grande partie du talus, pour l'aspiration à travers ce dernier de gaz chauds produits à l'intérieur de la hotte à une température supérieure à 700°C.
  • On avait déjà proposé en 1936, dans le brevet allemand n° 655.490, de placer une hotte inclinée d'allumage auxiliaire devant la partie inférieure du talus pour réaliser un allumage en deux étapes, la couche inférieure étant allumée par la hotte inclinée et la couche supérieure par la hotte principale d'allumage se trouvant en aval de la trémie de chargement.
  • En pratique, on réalise ainsi un allumage de la charge sur toute son épaisseur dès le début de la grille. Mais lorsqu'on allume ainsi le mélange en masse,il y a un élargissement considérable du front de flamme qui occupe toute l'épaisseur de la couche. Or le front de flamme d'un gâteau, qui représente normalement 5 à 10 % de sa hauteur, entraine une perte de charge de l'ordre du tiers ou de la moitié de la dépression appliquée sous chaine afin d'assurer l'écoulement et le passage des gaz chauds dans le gâteau et d'entretenir le front de flammes. Si toute l'épaisseur est allumée, il faudra sous chaine une très forte dépression afin de maintenir la productivité à moins de consentir à perdre une partie de cette productivité.
  • Ainsi, dans ce brevet n° 655.490, on n'avait pas vu tout le parti que l'on pouvait tirer de l'utilisation d'une hotte oblique recouvrant la totalité de la surface du talus en réglant le débit de déversement des boulettes et la température des gaz produits dans la hotte de telle sorte que les boulettes soient chauffées quasi instantanément%sans allumage du combustible,à une température très élevée.
  • L'invention va maintenant être décrite en se référant à un mode de réalisation particulier, donné à titre d'exemple et représenté sur les dessins annexés.
    • La figure 1 est une vue schématique d'une installation d'agglomération munie du système de préchauffage selon l'invention, la figure la étant une vue de détail d'une variante de réalisation.
    • La figure 2 est une vue en coupe longitudinale de la hotte de préchauffage.
    • La figure 3 est une vue en élévation de l'extrémité de la chaine munie de la hotte de préchauffage.
  • Sur la figure 1, on a représenté schématiquement une installation classique d'agglomération comprenant une chaine continue 1 dont le brin supérieur se déplace entre un tambour amont 11 et un tambour aval 12 au-dessus d'une série de caissons aspirant 2.
  • A l'extrémité amont de la chaine on rencontre, de façon classique, une trémie 3 de chargement du mélange en couche pour la formation d'un "gâteau" 5 sur la chaine 1. Cette trémie 3 est précédée d'une trémie 31 de chargement d'une couche 51 de protection de la grille et suivie d'une hotte 32 munie de brûleurs pour l'allumage de la couche superficielle du gâteau formé par la trémie 3. A l'extrémité aval 12 de la chaine, le gâteau est déversé, après sa cuisson, dans une trémie de déchargement 13.
  • Dans le mode de réalisation représenté sur la figure, la chaine comprend une zone de cuisson A qui va depuis la hotte d'allumage jusqu'à un point C dit de cuisson où le "front de flamme" disparait après avoir traversé la totalité de l'épaisseur du gâteau et une zone de refroidissement B qui va du point de cuisson jusqu'à l'extrémité aval 12 de la chaine et qui permet de déverser dans la trémie 13 un aggloméré déjà refroidi.
  • La porosité du gâteau 5 étant différente pendant la cuisson et pendant le refroidissement, à chaque zone de la chaine, respectivement de cuisson et de refroidissement, correspond une série de caissons reliés par un collecteur, respectivement 21 et 22, et par l'intermédiaire d'une installation de dépoussiérage, respectivement 23 et 24, à un ventilateur aspirant, respectivement 25 et 26, qui refoule les gaz aspirés soit vers une cheminée soit, éventuellement vers un circuit de recyclage.
  • En tout état de cause, si l'on a représenté sur la figure une installation d'agglomération comprenant un refroidissement sur chaine, l'in- vention s'applique également aux installations plus conventionnelles dans lesquelles les chariots de la chaine se renversant peu après le point de cuisson pour déverser l'aggloméré sur un refroidisseur séparé généralement circulaire.
  • Selon l'invention, que le refroidissement soit effectué de façon conventionnelle ou sur la chaine, l'installation comporte une hotte 4 de préchauffage du talus 50 formé par les boulettes se déversant de la trémie de chargement 3.
  • La hotte 4 est représentée plus en détails sur les figures 2 et 3. Elle est limitée par une enveloppe en forme de tronc de pyramide comprenant un fond 41, une paroi supérieure 42 sensiblement parallèle à la chaine, une paroi inférieure 43 inclinée et deux parois latérales verticales. Le plan médian P perpendiculaire au fond 41 est incliné par rapport au talus de mélange 50 d'un angle (a) égal ou un peu inférieur à 90°. En outre, le plan de l'orifice 44 de la hotte, constituant la base de la pyramide est parallèle au talus 50.
  • La trémie de chargement 3 qui contient le mélange 52 est munie à sa base d'un rouleau de distribution 31 qui assure le déversement du mélange sur la grille 1 sous forme d'une nappe 53. Celle-ci est retenue par un volet 14 de réglage de la hauteur H de la couche de mélange. Ce dernier est formé comme on le sait, de boulettes qui roulent depuis le volet 14 jusqu'à la grille 1 recouverte de la couche de protection 51 en formant un talus 50 qui, si le débit de déversement du mélange est bien réglé en fonction de la vitesse de déplacement de la chaine, reste sensiblement dans une position fixe, le mélange déversé étant en permanence entrainé par le déplacement de la chaine. De même, l'inclinaison du talus qui dépend notamment du débit de déversement,de la granulométrie et de la densité des boulettes, reste à peu près constante et,selon les mélanges,de l'ordre de 38 à 45° par rapport à l'horizontale.
  • Comme on l'a indiqué, on produit à l'intérieur de la hotte qui, de ce fait, est entièrement recouverte d'un revêtement intérieur isolant et/ou réfractaire,un gaz très chaud porté à une température d'au moins 700°C. Ce gaz chaud peut être simplement constitué en réchauffant à la température voulue des fumées ou de l'air chaud ayant traversé le gâteau 5, et réglé par un circuit 212 branché par exemple sur le dernier caisson de cuisson 210 ou sur le premier caisson de refroidissement 220, de façon à aspirer les gaz les plus chauds, Cependant, généralement, le fond 41 de la hotte sera muni d'un brûleur 6 alimenté d'une part en gaz combustible par une conduite 61 et d'autre part en gaz comburant tel que de l'air par une conduite 62. Ce brûleur peut être de tout type classique et débouche dans la hotte par une plaque de diffusion de forme soit circulaire soit oblongue de façon à avoir une largeur correspondant à celle de la hotte.
  • Au-dessous du talus 50 est placé un caisson d'aspiration 26 relié soit au circuit d'aspiration des caissons de cuisson par une conduite 261, soit à un ventilateur indépendant 27 par une conduite 262. Ainsi les gaz chauds produits à l'intérieur de la hotte 4 sont aspirés à travers le talus 50 suivant les flèches indiquées sur la figure 2. Lorsque la hotte 4 est munie d'un ou plusieurs brûleurs 6 celui-ci peut recevoir comme gaz comburant de l'air froid ou chaud ou des fumées très oxydantes. Le combustible peut être de différentes natures. Ainsi, la température des fumées de combustion pourra être réglée entre 700 et 1800°. Le rapport comburant/combustible doit être règlé pour obtenir la quantité de fumées oxydantes ou non, nécessaires àla vaporisation de l'eau et à l'échauffement du mélange dans toute son épaisseur jusqu'à 400°C et éventuellement à unetempérature supérieure mais compatible avec la capacité d'absorption du gâteau. La régulation de la température des fumées s'effectue d'une manière classique en maintenant dans la hotte une pression de gaz brûlés très voisine de la pression atmosphérique compte tenu de la capacité d'absorption du gâteau.
  • L'opération de vaporisation et de préchauffage du mélange peut se faire sans allumage du combustible qu'il contient car les boulettes déversées régulièrement par la trémie distributrice 3 sont sans cesse renouvelées et l'échange thermique se fait sur une très grande surface, le combustible n'ayant normalement pas- le temps de s'allumer. En effet, la surface géométrique d'échange exposée au fluide chaud, qui dépend de la granulométrie des boulettes et de la vitesse et largeur de chaine, peut être de 200 à 500 fois plus grande que celle exposée au fluide chaud au moment où le gâteau passe sous la hotte d'allumage. En effet, les boulettes roulent très vite en dévalant le talus, et sont immédiatement re- couvertes par d'autres boulettes.
  • En outre, cette surface géométrique est encore inférieure à la surface réelle de contact des boulettes avec la flamme ou les fumées chaudes notamment si elles sont préparées à partir de minerais concentrés. Ainsi, l'échange thermique entre les boulettes humides, la flamme et les fumées est presque parfait et très rapide. Il en résulte que les boulettes humides sont séchées, durcies et préchauffées presque instantanément lorsqu'elles roulent devant l'orifice de la hotte. Du fait de l'avancement régulier de la chaine elles deviennent immobiles et ne se détériorent pas, les boulettes les plus grosses descendant le talus plus bas que les plus fines, en venant s'accumuler au-dessus de la couche de protection.
  • Le flux thermique par m2 de surface géométrique est de l'ordre de la moitié de celui constaté habituellement sous les hottes d'allumage. Bien entendu, il est encore plus faible si l'on considère la surface réelle des boulettes soumises à la flamme. Ce flux peut être augmenté ou diminué selon le mélange utilisé et le préchauffage que l'on désire réaliser.
  • La quantité thermique introduite par tonne d'aggloméré fini peut être grande, et d'au moins 100 thermies par tonne d'aggloméré, si bien qu'il est possible de vaporiser toute l'eau et même de préchauffer le mélange d'aggloméré au-delà de 400° presque instantanément sur toute son épaisseur.
  • Les produits de combustion des gaz ou bien, lorsque l'on n'utilise pas de brûleur, les fluides chauds introduits dans la hotte, ainsi que la vapeur d'eau produite par l'échauffement du mélange, sont aspirés par le caisson 26 qui comme on l'a indiqué plus haut, sera avantageusement relié par un conduit 262 à un dépoussiéreur humide ou non 263 et à un ventilateur indépendant27. Dans ce cas le risque de corrosion du circuit principal d'aspiration sera pratiquement supprimé.
  • La production des fluides gazeux est importante par m2 de surface du caisson 26. L'aspiration de ces fluides gazeux produits et des fumées d'apport qui traversent le gâteau est facile grâce à la très forte perméabilité moyenne du mélange à cet endroit. En effet, du fait de l'inclinaison du talus la hauteur moyenne de mélange à traverser est moitié de la hauteur du gâteau et la perméabilité moyenne est donc constamment supérieure à la perméabilité à froid obtenue dans toute l'épaisseur du mélange. Une plaque 16 assure l'étanchéité sous chaine et évite l'aspiration d'air parasite.
  • Grâce aux dispositions qui viennent d'être décrites, la température des fumées aspirées dans le caisson 26 peut être d'au moins 3000C si bien que le front d'eau est éliminé instantanément, l'eau contenue dans le mélange étant vaporisée au moment même de la formation de la couche sur la grille. On peut même préchauffer à plus haute température, sans aller jusqu'à l'inflammation du mélange, dans la limite de la capacité d'absorption du talus et éventuellement du rendement thermique de l'échange entre les fumées de préchauffage et le mélange.
  • En effectuant le préchauffage jusqu'à une température de 400 à 4500C par exemple, non seulement on élimine instantanément le front d'eau, mais en outre, on accélère la vitesse de déplacement vertical du front de flammes et par conséquent la productivité de l'installation.
  • En effet, grâce à l'aspiration de l'air de cuisson à travers la couche, la combustion se propage progressivement de haut en bas, chaque grain de coke formant une flamme dirigée vers le bas qui chauffe puis allume les grains de coke placés en dessous. Si la charge est déjà préchauffée dans sa masse à une température supérieure à 400°C, l'inflammation des grains de coke se produit plus t8t et le front de flammes se propage plus vite dans l'épaisseur de la charge. On constate même que l'allumage est presque instantané si la température de la charge obtenue au déversement du talus atteint 7000C et l'on peut alors limiter la hotte d'allumage à une seule rampe, ce qui compense la dépense énergétique dans la hotte de préchauffage.
  • Pour une même longueur de grille, il est donc possible d'augmenter l'épaisseur de la couche de mélangeou bien, à épaisseur égale, d'augmenter la vitesse de la grille. La productivité est donc augmentée.
  • Les dispositions que l'on vient de décrire peuvent être perfectionnées de plusieurs manières. Ainsi, un capot auxiliaire 33 peut être placé au-dessus du gâteau entre le volet de réglage 14 et la hotte d'allumage 32 de façon à éviter le refroidissement du mélange avant son allumage par aspiration dans le caisson 26 des fumées chaudes produites par la hotte d'allumage 32 et prolongée par le capot 33. D'autre part, le gâteau de mélange étant limité par ce capot auxiliaire 33 et par les parois longitudinales 34 (figure 3) qui le maintiennent latéralement, le caisson 26 aspire ainsi la totalité des fumées produites dans la hotte de préchauffage 4.
  • Ces fumées de préchauffage peuvent être isolés du circuit principal d'aspiration de l'air de cuisson par le circuit 262 et, après traitement par voie humide dans un dispositif 263, être recyclées par la conduite 264 débouchant dans une hotte 265 placée en aval du point de cuisson C, sur la zone de refroidissement B de la chaine et notamment à l'entrée de cette zone, afin d'accélérer le refroidissement du gâteau 5 après cuisson. En effet, ces fumées qui contiennent de la vapeur d'eau et de l'eau en fines gouttelettes auront une action refroidissan e plus efficace que celle de l'air. D'autre part en procédant ainsi, on ne risque pas de détériorer la qualité de l'aggloméré par choc thermique en aspirant de l'air froid immédiatement après la cuisson.
  • On utilise ainsi de façon particulièrement rationnelle l'eau contenue dans le mélange initial et aspirée avant l'allumage du gâteau. En outre, il résulte de cette élimination préalable de l'eau que le circuit d'aspiration de cuisson ne contient plus de vapeur d'eau et que l'on peut remplacer l'électro-filtre 23 par un système de dépoussiérage mécanique moins onéreux, par exemple un cyclone.
  • Un autre perfectionnement est représenté sur la figure 3. En effet, la hotte 4, est montée pivotante sur un système de support 45 autour d'un axe 46, et son inclinaison peut être modifiée au moyen d'une vis d'orientation 47. Il est ainsi possible de régler l'inclinaison de la hotte tout d'abord en cas de variation de l'inclinaison du talus, mais pour orienter l'axe de la hotte de préférence vers la partie haute du talus de manière à obtenir le meilleur rendement possible de l'échange thermique, en parti- culier dans le cas de très fortes épaisseurs de couches de mélange. En outre un système 48 à vis (ou hydraulique) permet le positionnement longitudinal de la hotte suivant l'épaisseur de la couche de mélange.
  • D'autre part, dans l'exemple représenté, le mélange est déversé en aval de l'orifice de sortie de la trémie 3, dans le sens d'avancement de la chaine 1 mais en modifiant la sortie de la trémie 3, on pourrait aussi inverser le sens de rotation du rouleau distributeur 31 pour effectuer le déversement en amont de la trémie 3. Dans ce cas, comme on l'a représenté schématiquement sur la figure la, la hotte de préchauffage 40 pourrait avantageusement être de dimensions plus grandes de façon à recouvrir non seulement le talus 50 mais également la nappe 53 constituée par les boulettes déversées par le tambour 31. De la sorte, on augmentera encore la surface de contact des boulettes avec les fumées chaudes produites dans la hotte de préchauffage puisque l'action de préchauffage s'exercera non seulement sur les boulettes débouchant sur la surface du talus, mais également sur la nappe des boulettes 53 déversées par le tambour 31, c'est à dire dès la sortie de la trémie 3.
  • Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux détails du mode de réali- sation et des variantes qui viennent d'être décrits, des moyens équivalents pouvant être employés pour obtenir le résultat recherché.
  • En outre, si l'invention est prévue spécialement pour l'agglomération sur grille des minerais de fer, il est bien certain qu'on pourrait l'appliquer à d'autres minéraux.

Claims (14)

1.- Perfectionnements aux procédés d'agglomération d'un mélange de minerai et de combustible dans une installation d'agglomération comprenant une grille en forme de chaine continue dont le brin supérieur défile, d'une extrémité amont à une extrémité aval devant des moyens de circulation verticale d'un gaz comburant, une trémie de chargement en couche d'un mélange humide bouleté placée au-dessus de l'extrémité amont de la chaîne pour la formation sur ledit brin supérieur d'un gâteau continu et des moyens d'allumage classiques du mélange formant une zone de cuisson qui traverse verticalement le gâteau, ce dernier subissant avant l'allumage, un séchage préliminaire, caractérisé par Le fait que l'on effectue, sans inflammation du combustible, un préchauffage du mélange presque instantané sur toute son épaisseur, à une température supérieure à 300°C par aspiration de gaz portés à une température d'au moins 700°C à travers la surface du talus formé par les boulettes se déversant de la trémie de chargement, la température des gaz aspirés et le débit de déversement des boulettes étant réglés de telle sorte que lesdites boulettes soient séchées, durcies et préchauffées presque instantanément pendant qu'elles déboulent sur la surface du talus et sans que le combustible contenu ait le temps de s'allumer.
2.- Procédé d'agglomération perfectionné selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les gaz de préchauffage aspirés à travers la surface du talus sont produits par un brûleur à une température comprise entre 700°C et 1800°C.
3.- Procédé d'agglomération perfectionné selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'on aspire les gaz de préchauffage du talus par un circuit distinct du circuit de gaz comburant assurant la cuisson du gâteau.
4.- Procédé d'agglomération perfectionné selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les gaz aspirés à travers le talus sont recyclés en aval du point de cuisson pour servir au refroidissement du gâteau aggloméré.
5.- Procédé d'agglomération perfectionné selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le mélange à agglomérer est déversé vers l'amont par la trémie de chargement en sens inverse du sens de déplacement de la chaîne et que les gaz de préchauffage sont aspirés non seulement à travers le talus mais également à travers la nappe de mélange se déversant de la trémie.
6.- Installation d'agglomération perfectionnée pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant une chaine continue (1) dont le brin supérieur défile, d'une extrémité amont à une extrémité aval, devant des moyens (2) de circulation verticale d'un gaz comburant, une trémie (3) de chargement en couche d'un mélange bouleté placé au-dessus de l'extrémité amont de la chaine (1) pour la formation sur ledit brin supérieur d'un gâteau continu (5) une hotte (32) d'allumage du mélange formant une zone de cuisson qui traverse verticalement le gâteau, ce dernier étant déchargé à l'extrémité aval de la chaine, et une hotte auxiliaire (4) inclinée, placée devant le talus formé à l'extrémité amont par le mélange se déversant de la trémie de chargement, caractérisé par le fait que la hotte auxiliaire (4) s'ouvre largement à sa partie inférieure par un orifice (41) recouvrantau moins la plus grande partie du talus (50) pour l'aspiration à travers le talus des gaz chauds produits à l'intérieur de la hotte (4).
7.- Installation d'agglomération selon la revendication 6, caractérisée par le fait que la partie du gâteau (5) située immédiatement en aval de la trémie de chargement est recouverte par un capot (33) se prolongeant, en aval jusqu'à la hotte d'allumage (32).
8.- Installation d'agglomération selon la revendication 6, caractérisée par le fait qu'elle comprend des moyens d'insufflation à l'intérieur de la hotte de préchauffage (4) de gaz chauds provenant de l'instalh tion par un circuit de recyclage (212).
9.- Installation d'agglomération selon la revendication 6, caractérisée par le fait que la hotte de préchauffage (4) est munie d'au . moins un brûleur (6) à sa partie supérieure pour la production dans la hotte (4) de gaz à une température comprise entre 7000C et 1800°C.
10.- Installation d'agglomération selon la revendication 6, caractérisée par le fait que la hotte (4) de préchauffage du talus est montée pivotante autour d'un axe horizontal (46) et munie de moyens (47) de réglage de son inclinaison.
11.- Installation d'agglomération selon la revendication 6, caractérisée par le fait que la hotte de préchauffage est associée à un circuit séparé (262) d'aspiration à travers le gâteaudes fumées produites dans la hotte (4), et comprenant un caisson (26) placé sous le talus et relié à un ventilateur aspirant.
12.- Installation d'agglomération selon la revendication 11, caractérisée par le fait qu'elle comprend une conduite (264) de recyclage dans une hotte (265) des fumées chargées d'humidité aspirées par le caisson (26) et le circuit (262) associés à la hotte de préchauffage, ladite hotte de recyclage (265) étant placée en aval du point de cuisson C du gâteau.
13.- Installation d'agglomération selon la revendication 6, caractérisée par le fait que la trémie de chargement (3) est associée à un tambour (31) de déversement du mélange (32), vers l'amont, en sens inverse du sens de déplacement de la chaine (1) la hotte de préchauffage (4) étant de dimensions suffisantes pour couvrir non seulement le talus amont
(50) du gâteau (5) mais également la nappe (53) formée par le mélange déversé par le tambour (31).
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