Outotec® Technologies de frittage

Outotec® Technologies de frittage
40% du frittage mondial
Le frittage du minerai de fer est au cœur des processus
Au fil des ans, nous avons développé un certain nombre
métallurgiques ferreux depuis plus d’un demi-siècle.
de technologies innovantes qui augmentent les per-
Outotec possède une solide expérience de l’aggloméra-
formances et réduisent les coûts d’investissement et
tion de minerais de fer à fines particules. Depuis 1920,
d’exploitation. Notre recherche et les essais se font sur
nous avons construit plus de 400 usines de frittage avec
le long terme sur des matières premières d’origines
des capacités allant de 600 à 20 000 tonnes par jour. Au-
différentes en utilisant des paramètres variés. Ces ac-
jourd’hui, 40% des produits frittés dans le monde ont été
tivités, associées à notre développement continu et les
produits grâce à notre technologie. Outre les minerais
améliorations de la conception mécanique et de l’au-
de fer, elle peut également être utilisée pour le frittage
tomatisation des processus ont fait de nous un parte-
des fines de minerais de manganèse.
naire technologique privilégié.
002 Outotec Technologies de frittage
Tata Iron and Steel Co., Inde, exploite déjà trois installations de frittage.
Processus de frittage d’Outotec
Le processus de frittage d’Outotec commence par la pré-
Pourquoi le frittage?
paration de mélange brut à partir de minerais de fer, de
fondants, de poussières et de fines de déversement pro-
Le frittage est l’agglomération de fines particules de
venant de l’usine, de combustibles solides et de fines de
minerais de fer en préparation d’un passage en haut
retour. Ces matériaux sont mélangés et transformés en
fourneau. Les minerais de manganèse peuvent être
granulés en une ou plusieurs étapes. L’eau est ajoutée
aussi frittés avant fusion dans un four à arc électrique.
afin que le mélange brut atteigne la perméabilité maxi-
Les produits frittés produisent une matière première
male qui permet une consommation électrique plus faible.
d’une grande qualité homogène en termes de:
Cette perméabilité est maintenue en transportant lente-
nn Composition chimique
ment le mélange brut jusqu’à la machine de frittage. Sa
nn Granulométrie
surface est alors enflammée, l’air est soufflé au travers
nn Réductibilité
de la surface enflammée. Le processus de frittage com-
nn Résistance de l’aggloméré
mence alors verticalement dans la couche de minerai sur
la chaîne d’agglomération. Le produit fritté ou aggloméré
est ensuite refroidi, en général dans une zone de refroidissement séparée située à la sortie du four de frittage.
Sécurité environnementale
L’aggloméré refroidi est ensuite concassé jusqu’à atteindre
une taille de particule maximale prédéterminée. L’aggloméré de taille inférieure à celle requise n’est pas adapté au
haut-fourneau et est donc renvoyé vers la cuve de fines de
retour. Une certaine quantité, généralement les particules
de 10–20 mm, est éliminée par criblage et renvoyée vers
le four de frittage, où elle forme une couche initiale pour
protéger les barreaux à grille des palettes pendant le processus de frittage. Le processus produit les matières premières de grande qualité pour le haut fourneau.
Les installations de frittage sont conçues en conformité avec les règlementations environnementales les plus
sévères. Pour une collecte efficace des poussières, les
dépoussiéreurs électrostatiques et/ou à sacs filtrants dépoussièrent le gaz résiduaire du frittage et l’air provenant
du système de dépoussiérage de l’installation. Nous fournissons également les processus pour limiter les émissions de dioxines, de SOx et de NOx tout en incorporant un
équipement de réduction des nuisances sonores pour être
en conformité avec les règlementations locales.
Outotec Technologies de frittage 003
EOS ® Emission optimized sintering (Frittage à émis-
par l’air ambiant jusqu’à atteindre une concentration
sions optimisées) pour réduire les coûts
en oxygène de 13–14%. Il sert alors d’air de process
entrant. Ce recyclage réduit les rejets gazeux d’environ
Le frittage du minerai de fer dégage d’importantes
40–50% sans affecter le frittage.
quantités de gaz. Le traitement de ces gaz pour se
conformer aux normes environnementales de plus en
Economie d’énergie et réductions des émissions
plus sévères est très couteux. C’est pourquoi nous
avons développé un procédé de frittage à émissions
Qui plus est, le CO et les polluants tels que le SOx, NOx,
optimisées. EOS ® utilise une technologie de recyclage
la poussière et les dioxines/furanes passent au travers
pour réduire les gaz résiduels de 40 à 50%. Ainsi, le
de la couche de frittage avec le gaz recyclé. Le CO subit
système de traitement secondaire des gaz est de plus
alors une post-combustion ce qui réduit la consomma-
petite capacité.
tion de combustible. Les polluants sont partiellement
Ceci implique:
retenus dans la couche de frittage ou sont décomposés
nn Une réduction de l’investissement
thermiquement.
nn Une réduction des coûts d’exploitation
Dans les aciéries intégrées, environ 75% des émissions
Le frittage classique utilise l’air ambiant pour trans-
de CO 2 sont générées par le haut fourneau et environ
porter la chaleur au sein du lit d’agglomération ce qui
12% par le frittage. En suivant le protocole de Kyoto sur
demande un débit d’air important. Toutefois, l’EOS ®
les émissions de CO 2 et comme il y a peu de marge de
tire parti du fait que seule une partie de l’oxygène dans
manœuvre pour la réduction du CO 2 dans le haut four-
l’air est utilisé pour la combustion du coke. Ainsi, une
neau, l’utilisation de l’EOS ® est un avantage non-négli-
partie du rejet gazeux est recyclé par la hotte, enrichie
geable pour les opérateurs d’aciéries.
Purge
Système de
recirculation du
gaz
Système
d’alimentation en
air ambiant
004 Outotec Technologies de frittage
Equipements Outotec
pour le contrôle, la
qualité, les économies
et la sécurité
Mélange à haute intensité et nodulisation
La sortie de la trémie d’alimentation en mélange brut
est équipée de vannes motorisées permettant d’ajuster
Le mélange et la granulation se font grâce à deux mélan-
la quantité de mélange libéré par l’intermédiaire d’un
geurs à intensité élevée. Ces mélangeurs ont l’avantage de
dispositif d’alimentation à tambour à vitesse variable.
représenter un faible coût d’investissement et de néces-
Des capteurs à ultrasons contrôlent la hauteur de la
siter un espace minime tout en favorisant le mélange et
couche à l’aide des vannes motorisées.
granulation, surtout pour les fines particules de minerais.
Le système d’alimentation à tambour envoie le maLa quantité d’eau de process requise sera ajoutée aux
tériau sur une plaque de ségrégation. Il s’agit d’une
deux mélangeurs dans des proportions prédéfinies à
plaque inclinée sur toute la largeur de la palette. Son
l’aide de buses de pulvérisation permettant d’ajuster
inclinaison et son positionnement peuvent être ajustés
le taux d’humidité et/ou la perméabilité du mélange de
par rapport au débit de mélange provenant du système
matières premières.
d’alimentation à tambour pour favoriser:
nn
Hotte d’allumage pour une maintenance et une exploitation optimales
Les hottes d’allumage d’Outotec sont constitués de
La perméabilité du mélange brut et une économie
d’énergie
nn
Le tri des particules fines et grossières
nn
La formation des couches de matériau sur les
palettes
segments standardisés, chacun avec des parois réfractaires linéaires et verticales et de chaque côté
Le dispositif d’alimentation à tambour à vitesse variable
des chambres de combustion disposées latéralement.
est installé sur un support séparé équipé de rails et de
Grâce à ce système, les solutions proposées sont opti-
roues pour pouvoir le déplacer en cas de maintenance.
males au niveau maintenance et exploitation:
nn
Allumage uniforme
nn
Utilisation extrêmement flexible en réponse aux
nn
nn
Palettes plus durables
fluctuations de perméabilité de la couche de produit
Comme nos palettes ne sont en contact les unes avec
Possibilité de fonctionnement ave de l’air en
les autres que sur la partie horizontale supérieure et
grande quantité
inférieure, l’usure est minime. La durabilité est égale-
Normes de sécurité très élevées
ment améliorée par la séparation entre chaque palette
Grille roulante de Lurgi
Notre solution pour le four de frittage est d’utiliser la
grille roulante de Lurgi qui consiste en une chaîne sans
fin de palettes. Son dispositif d’alimentation garantit un
apport continu de couche initiale et de mélange brut
vers le four de frittage. Les deux trémies pour l’apport
de couche initiale et mélange brut sont contrôlées par
le niveau. De plus, la trémie permettant de positionner la couche initiale est équipée d’une trappe réglable
permettant d’ajuster la hauteur de la couche initiale.
Chaque palette comprend:
nn Un corps de palette coulé, en une seule unité ou en
trois segments
nn Plaques frontales interchangeables
nn Quatre ensembles de rouleaux, chaque ensemble
contenant un rouleau d’entraînement et un rouleau de
pression, sur le même axe
nn Barreaux à grille en acier coulé fortement allié
nn Parois latérales en matériau coulé
nn Sections isolantes pour protéger le corps de palette
Outotec Technologies de frittage 005
et la chaîne grâce à la roue dentée de levage et de des-
ment de tunnel pour l’air de refroidissement. Alors que le
cente à chaque poste.
refroidisseur est entraîné par friction par l’intermédiaire
d’un anneau de friction segmenté, les ventilateurs d’air de
Poste de décharge à longue durée de vie
refroidissement sont disposés sur l’extérieur du refroidisseur. Les plaques de collecte des déversements sous
La chaîne d’agglomération évacue le produit fritté sur
chaque plaque des goulottes du refroidisseur récupèrent
une plateforme de concassage spécialement conçue et
les déversements de produit fritté et l’envoient dans une
recouverte d’un matériau résistant à l’usure. De cette
trémie de collecte. Des barres d’étanchéité spéciales,
plateforme, le produit tombe dans un concasseur à cy-
soutenues individuellement sur des plaques à ressort
lindres dentés où il est broyé jusqu’à une taille maximale
plat, réduisent les fuites d’air de refroidissement.
de 200 mm. Un grizzly mobile est également fourni.
Les roues à hauteur réglable permettent d’uniformiser les
Le chargement direct du refroidisseur améliore
charges au niveau des roues, alors que les fixations des pa-
l’efficacité du refroidissement et permet de réduire
rois latérales adaptées aux températures permettent les
les émissions
dilatations thermiques sans contrainte sur le refroidisseur.
Le matériau sortant du four de frittage tombe dans une gou-
Ségrégation naturelle à l’aide de classificateur en
lotte avec une ouverture circulaire. Une couche de matériau
cascade sans maintenance
concave se forme sur les côtés de la goulotte. En passant
au travers de l’ouverture, la fraction entière est mélangée.
Le nouveau classificateur en cascade d’Outotec qui sépare les particules grossières des fines du produit frit-
Ce matériau mélangé tombe sur une selle réglable où
té remplace le crible d’élimination placé en amont des
le produit est à nouveau trié, avec les particules gros-
concasseurs à deux cylindres dentés. Son fonctionne-
sières déposées à l’arrière de la partie inférieure de la
ment est basé sur:
goulotte alors que les particules les plus fines sont dé-
nn
posées au centre. Avec le déplacement du refroidisseur,
le matériau s’accumule formant une couche en pente, sa
La ségrégation naturelle en laissant tomber ou
en versant le matériau
nn
Les selles réglables (ajustées une seule fois pen-
hauteur dépend de l’angle interne de repos de l’agglo-
dant la phase de démarrage), garantissant l’éli-
méré. Lors du retrait du matériau, un débit au niveau de
mination des particules trop grossières des fines
la carotte se développe, les plus grosses fractions se
séparées
déposent au fond du refroidisseur, les fines au centre et
les particules de taille moyenne sur le dessus.
Le classificateur en cascade ne nécessite pratiquement aucune maintenance parce qu’il fonctionne avec
Refroidissement efficace de l’aggloméré
des selles qui ne touchent pas les parois latérales. Les
particules les plus grosses provenant de l’avant de
Bien qu’il soit préférable de refroidir l’aggloméré
la selle tombent dans le concasseur à deux cylindres
chaud dans un refroidisseur séparé, dans certaines
dentés alors que les fines séparées de l’autre côté de
applications, le refroidissement peut être intégré à la
la selle ne sont pas envoyées dans le concasseur mais
bande d’agglomération. Notre refroidisseur est équipé
mélangées directement avec le produit concassé.
des fonctions essentielles suivantes:
nn
Agencement annulaire des goulottes
nn
Air de refroidissement injecté à travers l’aggloméré
nn
Une couche d’une épaisseur de 1,4 à 1,6 m, réduisant le volume d’air de refroidissement
nn
Déplacement horizontal de la goulotte de refroidissement alors que le fond des goulottes suivent des
rails d’inclinaison au niveau du poste de décharge
Les roues de la goulotte du refroidisseur suivent un rail
circulaire installé sur une dalle de béton qui sert égale-
Economie d’énergie et réductions des émissions :
nn Perméabilité optimale de la couche de produit fritté
dans le refroidisseur
nn Utilisation optimisée de l’air de refroidissement
nn Déversement minimal, les fines de frittage sont retenues au fond de la goulotte.
nn Emissions de poussière minimes, les fines sont recouvertes par la fraction de particules de taille moyenne
qui agissent comme une couche de filtration
006 Outotec Technologies de frittage
Systèmes de contrôle à la pointe
de la technologie
Les systèmes de contrôle des installations
Outotec sont composés de:
nn
Contrôle de l’équilibre des fines de retour
Ces systèmes permettent un nombre important de
nn
Calcul et contrôle du mélange de matériau avec
fonctions de contrôle/de surveillance qui utilisent des
un contrôle individuel de l’humidité
systèmes de contrôle distribué ou ouvert (DCS/OCS).
nn
nn
Contrôle du point de cuisson / contrôle de la capacité de la bande d’agglomération
Une telle architecture prend en charge l’ajout d’une
Contrôle de la hotte d’allumage avec mesure de
couche opérationnelle au dessus des DCS/OCS pour la
la perméabilité
gestion des processus (niveau 3) y compris les contrôleurs de niveau 2 pour la surveillance, l’analyse, l’optimisation, la modélisation et le préréglage (gestion des
processus) basés sur un modèle de calcul dynamique
du frittage.
De nombreux avantages grâce à la flexibilité
Nos installations de frittage sont conçues pour des besoins de production variables. Afin de permettre des
taux de production plus élevés, certaines installations sont conçues pour une production maximale de
45 t/24 h/m². Pour les taux de production plus faibles,
les économies d’énergie seront maximales et l’aggloméré de qualité supérieure.
Outotec Technologies de frittage 007
Quelques
données sur les
installations de
frittage d’Outotec
Dimensions de la grille roulante
nn
Zone de réaction de 36 à 600 m²
nn
Largeur de machine : de 2 à 5 m
Capacité
Notre R&D développe des technologies innovantes
tout en réduisant les coûts
nn
0,15 à 6,5 millions de tonnes par an par unité
nn
Disponibilité : 330 à 345 jours/an
Les antécédents d’Outotec en recherche, dont les lo-
nn
Taux de production maximum : jusqu’à 45 t/24 h/m²
caux sont à Francfort, sont à l’origine de la concep-
Données de consommation
tion et de la construction réussies des installations
(par tonne de produit fritté)
de frittage. Alors que les séries d’essais donnent des
nn
Combustible solide et gazeux : 1250 à 1400 MJ
informations spécifiques sur la conception technique
nn
Electricité : 28 à 32 KWh
et économique des installations commerciales, les
nn
Eau de process : 0,03 à 0,05 m3
essais en pots permettent de déterminer les para-
Main d’œuvre pour l’exploitation
mètres clés du mélange de minerai (aggloméré obte-
(sur la base de 4 postes)
nu en fonction de l’aspiration utilisée et de la qualité
nn
requise pour l’aggloméré) pour une utilisation avec les
16 à 20 personnes par jour
Paramètres procédés
combustibles solides ou gazeux. Ces paramètres sont
nn
Basicité CaO/SiO2 : 1,2 à 2,9
utilisés pour la conception de l’installation de frittage.
nn
Hauteur du lit : 500 à 730 mm
Nos installations de R&D peuvent tester les propriétés
nn
Aspiration : 130 à 190 mbar
de l’aggloméré pour conformité avec les normes ISO,
nn
Fines de retour : 18–25%
ASTM, JIS et DIN.
Qualité des produits
nn
Résistance ISO (+ 6,3 mm) 75 à 80%
nn
RDI (-3 mm) 28 à 32%
nn
FeO 5 à 8%
Modernisation d’une installation de frittage –
un processus sur mesure
Nos solutions ne sont pas uniquement valables pour
les nouvelles installations, mais peuvent également
être utilisées pour une rénovation, modernisation ou
augmentation de capacité d’installations existantes.
Pour améliorer l’efficacité d’installations existantes,
nous proposons diverses alternatives, allant du remplacement d’équipements individuels à des rénovations complètes, chaque solution étant adaptée aux besoins spécifiques de chaque client.
La modernisation de l’installation peut inclure:
nn Remplacement des équipements obsolètes
nn Modernisation des installations de frittage
nn Construction d’unités d’exploitation et de nouvelles
installations de frittage, avec utilisation de l’infrastructure existante
Finland, December 2011.
Outotec développe et propose des solutions technologiques pour l’utilisation durable des ressources
naturelles de la Terre. En tant que leader mondial dans les technologies de traitement des minéraux et
des métaux, Outotec a développé plusieurs technologies de pointe au fil des années. Nous proposons
également des solutions innovantes pour l’industrie chimique, le traitement des eaux industrielles et
l’utilisation de sources d’énergie alternatives. Outotec est cotée à la Bourse NASDAQ OMX d’Helsinki
[email protected]
www.outotec.com
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