Agglomerat (jern- og stålindustri)

Den agglomerat er et materiale som består av jernoksyd og gangart stekt og sintres i en sintringsanlegg . Dette produktet oppnås ved å brenne kull som tidligere er blandet med jernmalm og oksider . Det er en kondisjonering av jernmalm som optimaliserer bruken i masovnen .

Historie

Bygdens interesse ble identifisert veldig tidlig, men prosessene som ble brukt den gang var ikke kontinuerlige. Den primitive metode som består i praksis en mesh hjul , ble forlatt i slutten XIX th århundre på grunn av sin overdreven utgifter til drivstoff. Akselovner erstatter dem, og deres mye høyere effektivitet skyldes både inneslutningen av reaksjonen og motstrømsoperasjonen (de faste stoffene går ned og gassene går opp).

I disse ovnene brukes steking av jernmalmer for å oppnå det motsatte resultatet av det som for øyeblikket er søkt: I 1895 blir stekingen gjort ved lav temperatur for å unngå bymessighet, for å ha en sprø malm.

Malmgrillovner var da kar inspirert av masovner og kalkovner og var ikke veldig produktive verktøy. Greenawald-prosessen, som automatiserer prinsippet, opplevde en viss utvikling rundt 1910, som tillot produksjon på 300.000 tonn per år.

I Juni 1906, Den første kjeden agglomereringen maskin (også kjent som på rutenett), bygget av AS Dwight og RL Lloyd, begynner dets tester av agglomerering av kobber og bly malm . Den første linjen for tettbebyggelse av jernmalm ble bygget i 1910 i Birdsboro , Pennsylvania .

Bygningen av malm i en kjede tar omtrent tretti år å bli utbredt i stålindustrien . Mens den før andre verdenskrig hovedsakelig ble brukt til å sanere malmbøter, ble den etter 1945 generalisert til prosessering av rå mineraler. For øyeblikket er dens rolle viktig fordi den gjør det mulig å blande flere mineraler mellom dem, og spesielt å innlemme mineralavfall mer eller mindre rik på jern. Denne gjenvinningsrollen forbedrer lønnsomheten og begrenser avfall fra stålkomplekser, som genererer mange rester av jern ( slagg , slam, støv osv. ).

Interesser og begrensninger

Interesser

Agglomeratet er et produkt optimalisert for bruk i masovnen. For å gjøre dette må det best oppfylle flere betingelser:

være sammensatt av en oksydmatrise som, kombinert med asken som følge av forbrenning av koks (hovedsakelig silisiumdioksyd ), vil gi opphav til en smeltbar slagg , begge reaktive med hensyn til urenheter (spesielt svovelet som kommer av koks ), ikke veldig aggressivt mot ildfaste foring av masovnen og av en kvalitet som er egnet for utvinning;
sjekk en presis partikkelstørrelse , vanligvis mellom 20 og 80 mm (for små biter som tetter ovnen, og for store tar for lang tid å transformere til hjertet);
opprettholde permeabilitet for å redusere gasser, og dette ved høyest mulige temperaturer;
utføre endotermiske reaksjoner ved lave temperaturer som kan gjøres mer økonomisk utenfor en masovn. Dette er i hovedsak tørking , kalsinering av gangen (de karbonering kalkstein og dehydrering av leire eller gips ) og reduksjon av reaksjoner . Agglomeratet blir da, på samme vektbasis, rikere på jern enn malmen.
overoksider jernoksider, Fe 2 O 3reduseres bedre av karbonmonoksid til stede i masovnen enn mindre oksyderte forbindelser, spesielt Fe 3 O 4.

En annen fordel består i eliminering av uønskede elementer: kjedeagglomerasjonsprosessen eliminerer 80 til 95% av svovelet som er tilstede i malmen og dets tilsetningsstoffer. Det er også et middel for å kvitte seg med sink , et element som "forgifter" masovner, fordi fordampningstemperaturen på 907 ° C tilsvarer den for en godt gjennomført steking.

Begrensninger

På den annen side er agglomeratet et slipende produkt, og spesielt skjørt . Gjentatt håndtering nedbryter kornstørrelsen og genererer finstoffer , noe som gjør den dårlig egnet til steder langt fra masovner: pellets er å foretrekke. Det er mulig å forbedre motstand mot kulde, spesielt mot knusing, ved å øke energien som tilføres under sintring.

Forbedring av den mekaniske styrken forbedrer også motstanden til agglomeratet i prosessene som bruker det. Dette er fordi reduksjonen av hematitt (Fe 2 O 3) i magnetitt (Fe 3 O 4) skaper interne begrensninger . Men i tillegg til en økning i agglomeratets produksjonskostnad, forverres reduserbarheten når det søkes å forbedre den mekaniske styrken.

Sammensetning

Agglomeratet klassifiseres generelt etter om det er surt eller basisk. Den komplette basisindeksen i c beregnes av følgende forhold mellom massekonsentrasjonene :

{\ displaystyle I_ {c} = {\ frac {[CaO] + [MgO]} {[SiO_ {2}] + [Al_ {2} O_ {3}]}}}

Vi forenkler ofte ved å bare beregne en forenklet basisitetsindeks betegnet i (eller noen ganger i a ), lik CaO / SiO 2- forholdet.. Agglomeratet med en indeks i c mindre enn 1 sies å være sur, større enn 1, det sies generelt å være basisk, lik 1, det er kvalifisert som selvsmeltende ( i c = 1 tilsvarer i a = 1 , 40). Før 1950-tallet var agglomerat med en i c- indeks på mindre enn 0,5 i flertall. Da det ble forstått at agglomeratet kunne innlemme kalkstein som deretter ble ladet separat i masovnen, ble basisindeksene generalisert: i 1965 representerte indeksene under 0,5 mindre enn 15% av tonnasjen. Agglomerat produsert mens basale tettsteder representerte 45%.

Vi finner også forholdet :, k er en konstant bestemt empirisk (noen ganger lik, for å forenkle, til 1). Reduksjonen av jern er i seg selv favorisert av et grunnleggende medium, og topper ved 2 < i b <2,5. Det er også i dette området at den mekaniske motstanden er best (og også smelten til slaggen er den verste, noe som kompliserer evakueringen fra masovnen). Utover en indeks i b på 2,6 øker andelen smeltet agglomerat, som tetter porene og bremser de kjemiske reaksjonene mellom gassene og oksidene. Når det gjelder syre agglomerater med en indeks i b mindre enn 1 begynner oppmykning så snart bare omtrent 15% av malmen er redusert. ${\ displaystyle \ scriptstyle \ i_ {b} = {\ frac {[CaO] + k \ cdot [MgO]} {[SiO_ {2}]}}}$

Den optimale basisindeksen bestemmes derfor som en funksjon av malmen som brukes, de tekniske egenskapene til masovnen, destinasjonen til støpejernet og de ønskede kvalitetene. Vi noterer for eksempel:

støpejernene produsert av minett lorraine og ment for raffinering i Thomas-prosessen hadde grunnleggende egenskaper på i = 1,35 ( dvs. en full indeks I = 1), som var et kompromiss mellom viskositet ved lav temperatur (som krever syreslagg) og avsvovling ( favorisert av en grunnleggende slagg);
fabrikker som innholdet av jern som er rik på svovel ikke utgjør et problem, vedtar et surere agglomerat: med i = 0,9 til 1,0. Reduksjonen av silisium fremmes således, men det er mulig å oppnå svovelinnhold på 0,1 til 0,25%;
fremstilling av ferromangan i en masovn krever et høyt manganutbytte dermed høye basicities, inntil i = 1,7 eller 1,8 (vite at i dette spesielle tilfellet, indeksen tilsvarer !). I dette tilfellet er smeltbarheten et sekundært punkt, og temperaturen på slaggene kan nå 1650 ° C (i stedet for 1450 ° C - 1550 ° C i produksjonen av smelteverk for raffinering). ${\ displaystyle \ scriptstyle \ i = {\ frac {[CaO] + [MgO] + [BaO]} {[SiO_ {2}]}}}$

Merknader og referanser

Merknader

I fransktalende Belgia ble dette materialet kalt "frit" - med to t fordi det er sintret og ikke stekt - da det ble produsert og konsumert der.
Historisk sett var steking av pyritter , rester fra produksjon av svovelsyre , kun ment å fjerne svovel og sink. Disse inneholder faktisk 60 til 65% jern og mindre enn 0,01% fosfor, men opptil 6% svovel og 12% sink.

Referanser

" Cockerill Ougrée (4/22) "
(in) Julius H. Strassburger Dwight C. Brown , Terence E. Dancy and Robert L. Stephenson , Blast furnace - Theory and Practice, Vol. 1 , New-York, Gordon og Breach Science Publishers,1984, 275 s. ( ISBN 0-677-13720-6 , leses online ) , s. 221-239
(i) William E. Greenawald , " The Greenawald Sintering Process " , Mining and Scientific Press , vol. 122,15. januar 1921, s. 81-85 ( les online )
(in) L. Hand (Circuit Judge) DWIGHT LLOYD SINTERING & CO., Inc., mot Greenawalt (ORE CLAIMS AMERICAN CO., Intervenent). , Circuit Court of Appeals, Second Circuit,20. august 1928( les online )
(en) Maarten Geerdes , Hisko Toxopeus og Cor van der Vliet , moderne masovn jern making: En introduksjon , IOS Press,2009, 2 nd ed. ( ISBN 978-1-60750-040-7 og 160750040X , leses online ) , s. 26
Jacques Corbion ( pref. Yvon Lamy), Le savoir ... jern - Ordliste over masovnen: Språket ... (velsmakende, noen ganger) av jernmennene og støpejernssonen, fra gruvearbeideren til ... colatreet i går og i dag , 5,1989[ detaljer om utgavene ] ( les online ) , bind 1, s. 421; 2543; 2559
(de) K. Grebe, “Das Hochofenverhalten von Möller und Koks” , i F. Oeters, R. Steffen, Berichte, gehalten im Kontaktstudium „Metallurgie des Eisens; Teil I: Eisenerzeugung “ , vol. 2, Düsseldorf, Verlag Stahleisen mbH, koll. "Metallurgi",1982( ISBN 3-514-00260-6 ) , s. 95-101

Adolf Ledebur , teoretisk og praktisk håndbok for jernmetallurgi, bind I og bind II( se i bibliografien )

Volum 1, s. 252-253
Volum 1, s. 254-271
Volum 1, s. 244; 251
Volum 1, s. 260-270
Volum 1, s. 237
Volum 1, s. 248
Volum 1, s. 231-233; 245-247

Se også

Bibliografi

Adolf Ledebur ( trad. Barbary de Langlade revidert og kommentert av F. Valton), Teoretisk og praktisk håndbok for jernmetallurgi, Tome I og Tome II , Librairie polytechnique Baudry et Cie redaktør,1895[ detalj av utgaver ]

Relaterte artikler