DEPOUSSIERAGE DANS UN FOUR ELECTRIQUE A ARC DE

PRODUCTION D'ACIER

La présente invention concerne un procédé pour le recyclage de poussières de dépoussiérage se produisant lors de la production d'acier dans un four électrique à arc.

Un procédé connu pour la production d'acier est le procédé qui a lieu dans un four électrique à arc. Dans un four électrique à arc l'acier est principalement fondu à partir de ferrailles ou d'épongés de fer (sponge iron). Lors de la mise en oeuvre de ce procédé de production d'acier, des quantités considérables de poussières sont produites. Ces poussières sont collectées dans des dispositifs de dépoussiérage. En fonction des conditions opératoires du procédé et en fonction des matières premières qui sont utilisées, environ 3 à 30 kg de poussières de dépoussiérage par tonne d'acier sont produites. Les poussières de dépoussiérage se composent essentiellement d'oxydes des métaux : fer, zinc, calcium, aluminium, plomb, bismuth, mercure, cadmium, étain et silicium. Etant donné que les poussières de dépoussiérage contiennent des métaux de valeur, en particulier zinc, plomb et cadmium sous forme d'oxydes, on s'efforce de traiter les poussières de dépoussiérage, par exemple au moyen d'un procédé de mélange dans un four rotatif afin d'enrichir spécialement les métaux zinc, plomb et cadmium. Cependant, une grande quantité d'énergie est nécessaire ce qui n'est économiquement justifiable que si, par exemple, le pourcentage d'oxydes de zinc dans les poussières de dépoussiérage excède 25 %. Si de telles teneurs ne sont pas contenues dans les poussières de dépoussiérage celles-ci doivent, vu leur teneur en métaux lourds toxiques, être mises en décharge classée, ce qui entraîne des frais supplémentaires considérables.

Il est connu par l'article paru dans "Fachberichte Hϋttenpraxis Metallweiterverarbeitung" Vol. 25, No. 1, 1987 , pages 16, 18 que dans un four électrique à arc des fines de carbone sont injectées dans le bain métallique à l'aide

d'une lance plongée dans ledit bain métallique en fusion afin d'obtenir un moussage du laitier.

Dans la revue "Stahl und Eisen" 109 (1989), No 7, pages 359-365 il est décrit le recyclage pneumatique de poussières de dépoussiérage dans des fours électriques à arc par injection desdites poussières dans le bain métallique. Ceci vise à enrichir les nouvelles poussières produites en zinc et en plomb. Cependant les échantillons d'acier obtenus montrent partiellement des teneurs en zinc élevées, qui sont indésirables. D'autre part, il est signalé que l'injection de poussières de dépoussiérage nécessite de l'énergie supplémentaire pour la fusion et la réduction de ces poussières, lors de la production d'acier dans le four électrique à arc.

La demande de brevet DE-A- 3 708 730 décrit un procédé pour la réutilisation de poussières de dépoussiérage se produisant lors de la production d'acier dans un convertisseur, qui n'est pas un four électrique à arc. Selon ce procédé les poussières de dépoussiérage sont injectées dans le récipient de fusion avec des porteurs de carbone, par exemple des fines de carbone, véhiculées par un gaz porteur, notamment du monoxyde de carbone ou du méthane. Il est expressivement signalé qu'il est important d'injecter les poussières de dépoussiérage dans le bain métallique de fusion, c'est-à-dire à travers des tuyères se trouvant en-dessous de la surface du bain. Le but de la présente invention est de prévoir un procédé simple et économique pour le recyclage de poussières de dépoussiérage produites lors de la production d'acier dans un four électrique à arc et d'améliorer en même temps le moussage du laitier.

Ce but est parfaitement atteint par le procédé de l'invention. Il s'agit d'un procédé pour le recyclage de poussières de dépoussiérage se produisant lors de la production d'acier qui, de manière connue par le document DE-A-3 708 730, consiste à injecter un mélange de poussières de dépoussiérage et de fines de matériau carboné dans un récipient de fusion.

De manière caractéristique, selon l'invention, s'agissant d'un récipient de

fusion d'un four électrique à arc, ledit mélange est injecté dans le laitier ou à l'interface entre le laitier et le bain métallique, moyennant quoi on améliore le moussage du laitier.

L'injection est réalisée par exemple à l'aide d'une lance ou encore d'une tuyère avec un gaz véhiculeur.

Comme matériau carboné on peut utiliser des matériaux qui sont habituellement utilisés pour des procédés métallurgiques comme charbon, coke, poussières de coke, coke d'acétylène, lignite, anthracite, graphite, coke de pétrole et des mélanges à base des matériaux carbonés mentionnés ci-dessus. On désigne habituellement par fines des matériaux ayant une granulométrie comprise entre 0 et 5 mm .

Le procédé de l'invention présente plusieurs effets imprévus, mais avantageux. Il est surprenant qu'en cas d'injection de poussières de dépoussiérage il ne soit pas nécessaire d'augmenter la quantité en matériau carboné qui est normalement utilisée pour déclencher et entretenir le moussage du laitier ; cette quantité, se situe par exemple dans des fours électriques à arc classiques de 2 à 20 kg par tonne d'acier et dans des fours électriques à arc avec postcombustion de 2 à 30 kg par tonne d'acier. Le demandeur a pu constater que, grâce à l'introduction de poussières de dépoussiérage, en complément des fines de matériau carboné, le degré d'efficacité du moussage du laitier a augmenté. Ce résultat serait dû au fait que les oxydes contenus dans les poussières de dépoussiérage servent comme source supplémentaire pour la formation de monoxydes de carbone/ dioxydes de carbone, ce qui augmente la capacité de moussage du laitier.

Théoriquement, on pourrait admettre que le recyclage de 2 kg de poussières par tonne d'acier produit nécessite, pour la réduction des oxydes métalliques contenus dans les poussières de dépoussiérage au moyen des fines de matériau carboné , une consommation d'énergie supplémentaire de 2 à 5 kwh par tonne d'acier. En fait, l'on ne constate aucun besoin supplémentaire d'énergie , ceci étant dû à l'introduction simultanée de produits contenant du carbone et de l'oxyde

de fer dans le laitier. La réaction de réduction dans ie laitiei fait augmenter le degré d'efficacité du moussage du laitier. P-ar conséquent, dans le four électrique à arc le rayonnement indirect des arcs est mieux absorbé et l'influence néfaste du rayonnement indirect de l'arc sur le revêtement du four est diminuée. En plus, selon l'invention l'acidité du laitier n'est pas augmentée, au contraire on peut constater un gain essentiel de fer provenant des poussières de dépoussiérage, ce qui améliore ainsi le rendement en acier. Enfin par le recyclage répété des poussières de dépoussiérage il est possible d'augmenter les teneurs en zinc des poussières de dépoussiérage à environ 25 à 30 % permettant ainsi un traitement économique ultérieur, et ceci sans avoir constaté de teneurs en zinc élevées indésirables dans l'acier produit.

Le mélange des poussières de dépoussiérage avec des fines de matériau carboné, avant l'injection dans le four, peut en pratique être facilement réalisé en introduisant et en mélangeant les poussières de dépoussiérage et les fines de matériau carboné stockées séparément, dans un récipient ou un silo mélangeur et en introduisant le mélange obtenu dans un silo d'où le matériau mélangé est extrait pour être injecté dans le four.

Selon une autre variante , les poussières de dépoussiérage et les fines de matériau carboné peuvent également être réunies juste avant ou lors de l'introduction dans le four, et les deux composants sont ensuite injectés dans le récipient de fusion. L'injection est réalisée- de préférence à l'aide d'une lance ou d'une tuyère.

L'introduction des poussières de dépoussiérage et des fines de matériau carboné , se fait dans le laitier ou à l'interface entre le laitier et le bain métallique. En fonction des quantités de carbone injectées dans le four, et selon les phases d'élaboration et les conditions d'exploitation , on peut injecter un mélange contenant jusqu'à environ 70 % en volume de poussières, ce qui, compte-tenu des densités relatives des constituants du mélange, peut représenter jusqu'à environ 80 % de poussière en poids.

En admettant que l'on injecte dans un four électrique à arc avec postcombustion entre 2 et 30 kg de mélange de poussières et de fines de matériau carboné par tonne d'acier liquide, il en résulte une capacité de recyclage pouvant aller jusqu'à 24 kg de poussières par tonne d'acier liquide. Tenant compte que, lors du non-recyclage des poussières de dépoussiérage, des coûts supplémentaires essentiels doivent être dépensés pour leur élimination, le procédé de l'invention permet une économie substantielle, donc une baisse des coûts de production. Compte-tenu d'une meilleure efficacité du moussage du laitier la consommation de matériau carboné n'est pas augmentée. De meilleurs résultats ont été obtenus en utilisant dans le mélange des fines de matériau carboné ayant une granulométrie particulièrement fine, comprise entre 0 et 1 mm.

De plus on a pu constater que lorsqu'on mettait en oeuvre des fines de matériau carboné ayant sensiblement la même granulométrie que celle des poussières de dépoussiérage, on améliorait grandement les qualités du mélange à injecter, celui-ci étant plus intime et plus homogène ; ceci évite les problèmes de colmatage dans les moyens d'injection utilisés.