PROCEDE DE FABRICATION DE LAITIER EXPANSE

PROCESS FOR THE PRODUCTION OF EXPANDED SLAG

French Abstract

ABREGE DESCRIPTIF
L'invention concerne un procédé de fabrication de lai-
tier expansé dans lequel intervient une désintégration mécanique
d'un courant de laitier pyroplastique à l'aide d'un tambour rota-
tif. Le laitier en fusion est d'abord soumis à une expansion
libre, comprenant une première phase d'expansion au cours de
l'écoulement du courant continu de laitier à travers un chenal
incliné dans lequel on injecte de l'eau sous pression par le fond
et une deuxième phase d'expansion au cours de la chute sensible-
ment libre du courant de laitier sur au moins une plaque humidi-
fiée inclinée par rapport à la verticale et de son étalement en
nappe sur ladite plaque avec arrosage d'au moins une surface
extérieure de la nappe sur toute sa largeur et qu'ensuite les
particules de laitier pyroplastiques projetées par le tambour
désintégrateur traversent, dans la partie terminale de leur tra-
jectoire, un milleu d'eau pulvérisée activant leur figement. On
obtient ainsi un laitier expansé de grande porosité et de qualité
uniforme à partir de laitiers réputés non ou difficilement
expandables.

Claims

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles
un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué,
sont définies comme il suit:
1. Procédé de fabrication de laitier expansé dans lequel
intervient une désintégration mécanique en particules d'un cou-
rant de laitier pyroplastique à l'aide d'un tambour désintégra-
teur rotatif muni d'auges, caractérisé en ce qu'un laitier en
fusion est d'abord soumis à une expansion libre, comprenant une
première phase d'expansion au cours de l'écoulement d'un courant
continu de laitier à travers un chenal incliné (1) dans lequel
on injecte de l'eau sous pression (2) par le fond et une deuxième
phase d'expansion au cours d'une chute sensiblement libre du
courant de laitier sur au moins une plaque humidifiée (4) incli-
née par rapport à la verticale et de l'étalement en nappe dudit
courant de laitier sur ladite plaque (4) avec arrosage d'au moins
une surface extérieure de la nappe sur toute sa largeur et qu'en-
suite les particules de laitier pyroplastiques projetées par le
tambour désintégrateur rotatif (9) traversent, dans la partie
terminale de leur trajectoire, un milieu d'eau pulvérisée acti-
vant leur figement.
2. Procédé de fabrication de laitier expansé suivant la
revendication 1, caractérisé en ce qu'à la sortie du chenal (1)
le laitier est dirigé à travers une fente formée par la plaque
(4) qui est humidifiée par une première amenée d'eau (7) et qui
est inclinée par rapport à la verticale et une deuxième plaque
(5) de même largeur, humidifiée par une seconde amenée d'eau (3).
3. Procédé de fabrication de laitier expansé suivant la
revendication 2, caractérisé en ce que la deuxième plaque (5) est
disposée de telle façon qu'on provoque un écoulement tourbillon-
naire et on rend plus efficace le contact de la nappe de laitier

avec l'eau en aval de la fente.
4. Procédé de fabrication de laitier expansé suivant les
revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le courant de laitier
est arrosé, lors de son écoulement sur les plaques (4 et 5), par
des gicleurs (6), sur toute la largeur de sas surfaces postérieure
et/ou antérieure.
5. Procédé de fabrication de laitier expansé suivant les
revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que préalablement au
contact avec le tambour désintégrateur rotatif (9) le courant de
laitier est arrosé sur toute la largeur de sa surface postérieure
par des gicleurs (8).
6. Procédé de fabrication de laitier expansé suivant les
revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le tambour désin-
tégrateur rotatif (9) est humidifié d'une façon uniforme par une
certaine quantité de son eau de refroidissement que l'on laisse
gicler par des fentes pratiquées dans les auges du tambour.
7. Procédé de fabrication de laitier expansé suivant la
revendication 1, caractérisé en ce que le milieu d'eau pulvérisé
est créé au moyen de deux rampes de gicleurs (10) disposées le
long d'une cuve de réception du laitier expansé.
8. Procédé de fabrication de laitier expansé suivant les
revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'on règle la
quantité d'eau à tous les niveaux d'arrosage.

9. Appareil pour la fabrication de laitier expansé,
caractérisé en ce qu'il comprend:
a) un chenal évasé vers le bas et incliné par rapport
à l'horizontal, destiné à recevoir le laitier à sa partie
supérieure et à le déverser en cascade à sa partie inférieure;
b) plusieurs fentes d'arrosage disposées à la base
du chenal pour injecter de l'eau sur la largeur du chenal dans
la direction de l'écoulement du laitier le long de la base du
dit chenal;
c) une première plaque disposée sous la partie
inférieure dudit chenal et interceptant ladite cascade, la,
première plaque étant inclinée par rapport à l'horizontal et
laissant un premier vide avec ladite cascade;
d) des moyens pour introduire de l'eau dans ce
premier vide;
e) une seconde plaque inclinée par rapport à
l'horizontal dans une direction opposée à celle de l'inclinaison
de la première plaque et formant un second vide avec une surface
de ladite cascade opposée à la première plaque;
f) des moyens pour introduire de l'eau dans le
second vide;
g) un tambour de désintégration disposé sous la
première plaque, destiné à recevoir un flot de laitier de
ladite plaque, ledit flot de laitier reçu de la première plaque
prenant impact sur le tambour selon une ligne d'impact;
h) des moyens pour mouiller la surface du tambour
entrant en contact avec le laitier;
i) des moyens pour faire entrer le tambour en
rotation de façon à faire repousser le laitier sous forme de
particules le long de trajectoires respectives;
j) des moyens pour faire jaillir de l'eau le long
de cette dite ligne;

k) une réceptable destiné à recueillir les particules
de laitier projetées le long desdites trajectoires;
l) ledit réceptacle étant flanqué d'une paire de
gicleurs destinés à former une pluie d'eau le long du dernier
tiers jusqu'aux deux derniers tiers desdites trajectoires de
façon à faire prendre contact entre les particules et la pluie
d'eau.
10. Appareil selon la revendication 9, comprenant de plus
des moyens de contrôle pour-régler l'écoulement de l'eau.
11. Un procédé de fabrication de laitier expansé caractérisé
par les étapes suivantes:
a) on fait descendre le laitier en fusion le long
d'un chenal tout en introduisant de l'eau entre le laitier et
la base du chenal de façon à faire subir à ce dernier une
première expansion;
b) on fait descendre le courant de laitier en forme
de cascade à partir de la partie supérieure du chenal;
c) on intercepte la cascade de laitier avec la
surface d'une plaque inclinée par rapport à l'horizontal,
et on mouille ladite surface de façon à faire subir une nouvelle
expansion au litier;
d) on engendre un rideau d'eau sous forme d'une pluie
dans l'espace entre des rangées d'injecteurs d'atomisation
situés entre ladite surface et un réceptacle pour recueillir
le laitier;
e) on désintègre les flux de laitier nouvellement
expansé en les déposant sur un tambour rotatif de façon à
disperser le laitier nouvellement expansé sous forme de particules
adjacentes à ladite surface;
f) on fait traverser les particules de laitier

projetées par le tambour à travers ledit rideau d'eau et clans
le réceptacle collecteur;
g) on envoi de l'eau sur la surface de la cascade
de laitier opposée à ladite plaque;
h) on envoi de l'eau sur le tambour le long d'une
ligne suivant laquelle le laitier vient en impact avec ledit
tambour;
i) on restreint ladite cascade entre ladite surface
de ladite plaque et une surface inclinée de façon opposée
d'une seconde plaque juxtaposée avec ladite cascade et formant
un espace avec la première plaque, ledit espace étant traversé
par ladite cascade, ladite seconde plaque formant un espace
convergeant dans la direction de coulée dudit laitier vers
ledit laitier; et
j) on introduit de l'eau dans le dernier espace.
11

Description

.~..
La pré~ente invention se rapporte à un procédé pour
.
la fabrication, à partir de laitier de haut fourneau -~
en fusion, de laitier expansé de densité réduite. ;
On connaît toute une série de procédés préconisés pour
produire des agrégats de laitier ayant une structure poreuse.
Suivant le principe d'expansion en cause et la technologie mise
- . .
en oeuvre on distingue trois types de procédés, à savoir:
a~ l'expansion libre. Celle-ci est effectuée généralement ;
dans une rigole inclinée où le laitier passe sur une
nappe d'eau. Ce procédé n'est praticable qu'avec des
laitiers facilement expandables, c.à.d. des laitiers ,
siliceux très chauds. .
. . .
b) l'expansion semi-forcée, dans laquelle interviennent ,,
divers moyens mécaniques destinés à intensifier le ~ .
déroulement de l'expansion,~et
c) l'expansion forcée où de la vapeur d'eau sous pression ` ~-~
est forcée à travers une couche de laitier, p.ex. dans
une cuve dont le fond est pourvu d'admissions d'eau,
~ ~:: : .. .. ~: -
pour permettre une expansion contrôllée, même pour des ~ ~
~ -.
laitiers à température relativement basse. Divers `
procédés de ces deux derniers types sont d'une mise en
oeuvre onéreuse et délicate.
Un procédé connu d'expansion semi-forcée consiste à
déverser sur un tambour à ailettes tournant à vitesse élevée un
~,,, :
jet de laitier fondu, qui traverse au préalable une conduite
annulaire à l'aide de laquelle de l'eau sous pression est dirigée ;~
contre le jet de laitier tombant sur le tambour. Le tambour
divise la masse pyroplastique de laitier en des particules ré-
duites et les projette à travers l'air où elles subisse~t un
30 refroidissement et une solidification poussés, de telle sorte
que la structure poreuse des granules ne s'affaisse plus dans la
m8me mesure dans l'enceinte de réception. Suivant un autre pro-
; -- 1 -- ~ .
.. . . .

~lO~ 3
cédé le tam~ou~ désintégrateur est précédé d'une roue à augets
tournant lentement autour d'un axe parallèle à la direction
d'écoulement du laitier fondu. Le contact de ce dernier avec ~ `
l'eau a lieu dans les augets de la roue d'expansion.
Ces procédés d'expansion présentent toutefois l'incon~
vénient de conduire à des laitiers insuffisamment expansés et de
qualité de plus en plus mauvaise à mesure que le degré de basicité
du laitier fondu augmen~ et que sa température diminue, de sorte
que leur mise en oeuvre ne peut pratiquement plus être envisa-
gée pour la moyenne des laitiers de fonte Thomas. ~ ~-
La présente invention, qui se rapporte également au
type d'expansion à l'aide d'un tambour désintégrateur du laitier
. .
pyroplastique, a en conséquence pour but un procédé modifié `
capable de donner un laitier expansé de grande porosité et de ~-
qualité uniforme à partir de laitiers réputés non ou difficile-
ment expandables, notamment à partir de laitier de fonte Thomas
d'une température inférieure à 1475 et d'un degré de basicité
supérieur à 1,25.
~ Dans un procédé d'expansion faisant intervenlr une -~
désintégration mécanique d'un courant de laitier pyroplastique
à l'aide d'un tambour rotatif ce but suivant l'invention est
atteint lorsque le laitier en fusion est dlabord soumis à une
pr~expansion libre, comprenant une première phase d'expansion
au cours de l'écoulement du courant continu de laitier à travers
un chenal incliné dans lequel on injecte de l'eau sous pression `~
par le fond et une deuxième phase d'expansion au cours de la
chute sensiblement libre du courant de laitier sur au moins une ~ ;
plaque humidifiée inclinée par rapport à la verticale et de son ~;
étalement en nappe sur ladite plaque avec arrosage d'au moins une
surface extérieure de la nappe sur toute sa largeur et lorsqu'
ensuite les particules de laitier pyroplastique projetées par
le tambour désintégrateur traversent, dans la partie terminale
, - 2 - `

7~3 ~; ~
de leur trajectoire, un milieu d'eau pulvérisée activant leur
figemen-t.
Avantageusement on prévoit en face de la plaque incli-
née, humidifiée sur laquelle le courant de laitier doit s'étaler
en nappe, une deuxième plaque, de façon à former une fente dans
laquelle s'engouffre le laitier ensemble avec l'eau d'expansion.
Cette deuxième plaque est utilement inclinée dans la direction
opposée à celle de la première plaque et son bord inférieur ne
s'étend avantageusement pas au-delà de la mi-hauteur environ de ;~
la première plaque, de façon a provoquer à la sortie de la fente ;~ ;~
un écoulement tourbillonnaire et à permettre un meilleur contact ~ `
de la nappe de laitier avec l'eau, en aval de la fente.
L'amélioration des conditions d'expansion suivant l'in-
. . -.
vention est donc imputable à l'action combinée de deux phases de
traitement précédant et suivant la désintégration mécanique.
La phase initiale consiste en une préexpansion amorcée dans toute
la masse du ]aitier fondu lors de l'écoulement à travers un che-
nal d'abord et sur une plaque ensuite. La phase finale assure ;~
un parachèvement de l'expansion au début de la trajectoire des
particules de laitier pyroplastique projetées par le tambour dé-
. .
~ntégrateur et en fin de trajectoire un figement de la masse cel-
lulaire dans le milieu d'eau pulvérisée.
~ ~ :
Pour des raisons de conditions operatoires, de qualité
de produit et également d'économie de txansport, les laitiers,
surtout les laitiers difficilement expandables, dont les laitiers -~
de fonte Thomas, sont transformés au pied du haut fourneau. Pour
des laitiers plus facilement expandables, qui sont souvent trans-
portés vers une installation d'expansion centrale, les meilleures
performances du procédé suivant l'invention permettent d'obtenir
par rapport à d'autres procédés d'expansion libre ou semi-forcée,
exécutés centralement, un produit de qualité plus élevée et plus
uniforme nonobstant la chute de température et l'augmentation de
~'~
_ 3 _
' ' " ~, ` ' : ,~'.,

~0~97Q3 ~ ~:
viscosité subies par le laitier au cours du transport.
Afin d'obtenir un produit de qualités optimales et uni- -~
; formes avec différents types de laitier, il importe de doser
judicieusement l'amenée d'eau à tous les niveaux prémentionnés,
afin que l'expansion puisse s'amorcer et se dérouler dans de
bonnes conditions à tous les points signalés. Un ajustement ~
des amenées d'eau est utilement également effectué pour chaque ~;
qualité d'un type de laitier, y compris le laitier Thomas.
Pour bien faire comprendre l'invention on donnera ci~
après une description détaillee d'un exemple d'exécution avec
référence au dessin schématique annexé.
Le laitier, venant de préférence directement du trou `;
de coulée du haut fourneau, est amené vers le chenal 1 de l'ins~
tallation d'expansion.
Ce chenal 1 est constitué de tôles d'acier faconnées
de sorte à former un fond arrondi et des côtés latéraux verti-
caux. Le chenal a une largeur comprise entre 25 cm au début et
35 cm à la fin, une profondeur de 15 cm et une largeur de 2 à
S m. Il est incliné de 15 à 45 par rapport à l'horizontale.
~20 Au moins deux injecteurs d'eau 2 s'étendant sur toute la largeur
du chenal répartissent par injection parallèlement à la direction
d'écoulemQnt du laitier un tapls d'eau sur le fond du chenal.
Au contact du laitier s'écoulant par le chenal, l'eau
injectée à raison de 0,1 à 0,3 m3/t de laitier, se transforme
en partie en vapeur d'eau qui pénètre dans les couches inférieures
du laitier et les fait foisonner. `~
A la fin du chenal 1 le courant de laitier tombe à tra-
: ~
vers la fente délimitée par les deux plaques en carbone 4 et 5 ;
et arrive en nappe bien étalée sur le tambour de désintégration ` ;
9. Une quantité contr-olée d'eau sous pression de 0,1 à 0,3 m3/t `~
de laitier, débitée par les injecteurs 7 et 3, ruiselle le long
des plaques de carbone 4 et 5. Une autre quantité contrôlée d'eau,
- 4 -
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~;g7~3 :
pouvant s'élever jusqu'à 5.0 m3/h, est dirigée par des injec-
teurs 6 sur toute la largeur des surfaces postérieure et/ou an-
térieure de la ~appe de laitier s'étalant sur les plaques 4 et 5.
Le tambour de désintégration 9 est constitué d'un
cylindre en tole d'un diamètre de 84 cm muni en surface de 8 -
aubes équidistantes. Il peut etre refroidi a l'aide d'un sys- `~
tème de circulation d'eau dont l'amenée et l'évacuation se font
à travers l'axe d'entraînement creux. Pour humidifier le tam-
bour d'une façon uniforme, une certaine quantité d'eau de refroi-
dissement, de l'ordre de 0,5 m3/h, est laissée gicler par des
fentes pratiquées dans les auges. La vitesse de rotation du ` -
cylindre peut variée entre lO0 et 500 tours/min~ Il a été cons~
taté que la granulométrie du laitier expansé varie en fonction
de la vitesse de rotation du tambour, la granulométrie la plus
fine étant obtenue à la vitesse la p:Lus élevée, de ~sorte qu'on
dispose ainsi d'un moyen de régulation très pratique et avanta~
geux.
Avantageusement on répartit une quantité d'eau de 0
à 5 m3/h au moyen d'une rampe d'iniection postérieure 8 sur la
ligne d'impact du laitier sur le tambour, de sorte que la quan- `
tité d'eau nécessaire au parachèvement de l'expansion du laitier
pyroplastlque se trouve en contact de celui-ci lorsque les par-
ticules de laitier projetées par le tambour amorcent~leur tra-
jectoire en direction d'une cuve de réception.
Au cours de la partie terminale de la trajectoire,
c.à.d. l/3 jusqu'a 2/3 de la trajectoire suivant la nature du
laitier, les particules traversent une pluie d'eau, pulvérisée
par deux rampes d'arrosage lO disposées latéralement par rapport
à la cuve de réception et débitant jusqu'b 5 m3/h chacune. Ce ~;
traitement fait que le figement a progressé si loin qU'auGUn -~
affaissement de la structure cellulaire ne peut plus avoir lieu
dans la cuve de réception. ;
- 5 -
;~ .'

~69~3
A partir de laitiers de fonte Thomas titrant en moyenne ;~
environ 45% CaO, 33% SiO2, 3,5% MgO, 15% A12O3, 1,36% CaO/SiO2
et ayant une température comprise entre 1410 et 1460C à l'entrée
du chenal 1 on obtient par le traitement prémentionné de 1 t
laitier/min. un laitier expansé qui se présente sous forme d'un
matériau très homogène, de structure alvéolaire et de couleur
allant du jaune au gris clair. La densité varie entre 0,30 et
0,70 g/cm3 suivant les températures initiales du laitier et les -
~
fractions granulométriques. La teneur en laitier granulé et en ~
.~ . .
laitier non ou incomplètement expansé est négligeable. La quan- ^
tité d'eau utilisée globalement est de 0,6 et 0,8 m3/t laitier , ~;
expansé. ~ ~
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