EFFICACITÉ TECHNIQUE DES FOURS ELEKTROMETALL

Le four Elektrometall a été lançé avec succès en Suède et y est d'un usage commercial régulier mais d’autres fours, d'un modèle entièrement différent, sont essayés en Suède et en Californie. Conséquemment, ilest très intéressant de vérifier l’efficacité du four Elektrometall et d'examiner si d’autres fours ne pourraient pas faire espèrer une efficacité plus élevée ou plus basse.

Le four Elektrometall consiste essentiellement en une chambre de réduction (ou creuset) dans laquelle la charge est finalement fondue par 1. chaleur électrique; et d'une cuve dans laquelle la charge est chauffée et le minerai en partie réduit par la chaleur du creuset. La chaleur transportée par les gaz qui se ‘od isent lors de la réduction du minerai et cette actir- « aidée par le retour des gaz du sommet du four au creuset, de manière à augmenter le courant des gaz dans la cuve. Les autres fours consistent en une chambre de réduction seulement : la cuve n’existant pas ou étant de grandeur très réduite et il n'y a pas de circulation de gaz.

La grande cuve du four Elektrometall dépend pour son efficacité de la circulation des gaz, car, autrement, son contenu ne serait pas suffisament chauffé ce qui fait que la question à étudier se résoud à l'avantage d'un système de circulation des gaz. La circulation des gaz cause-t-elle une économie assez importante pour justifier les frais et l'incommodité d'une vaste CUVE et d'un système de circulation ?

Messrs. Leffler et Nystrôm ont fait des calculs très précis sur l'efficacité du four de Trollhättan pendant quatre périodes qui se placent entre le 16 novembre 1910 et le 1er octobre 1911; et l'auteur a fait des calculs semblables pour une période plus rapprochée. Le résultat de ces cinq calculs est donné dans les pages qui suivent et montrent la proportion d'énergie électrique

fournie qu'on utilise pour chaque partie du travail de réduction

ou qui est perdue de diverses manières. Entre autres choses les tableaux font voir:—

(1) Que la chaleur utilisée dans la réduction de la fonte, fondant la fonte et les laitiers et dans d’autres opérations nécessaires de la réduction se monte de 63 à 74 pour cent de l'approvisionnement électrique total; ce chiffre augmentant dans les dernières périodes.

(2) Que la principale source de déperdition qui figure au tableau est la radiation qui se produit du sommet du four et sur d’autres parties du four ainsi que de la chaleur perdue par refroidissement dans les porte-électrodes refroidis par courant d'eau; les colliers et autres parties. Ces pertes ont varié de 31 à 19 pour cent pendant les essais et ont diminué dans les dernières périodes.

(3) L'auteur a dans chaque cas calculé et ajouté à la table, l'énergie potentielle ou énergie calorique des gaz qui s'échappent du sommet du four. Le montant de cette énergie varie de 84 à 74 pour cent de l'équivalent en chaleur de l'approvisionnement électrique et constitue, dans chaque cas plus que le total de la chaleur utilisée dans l'opération de réduction.

Le but de la circulation des gaz est d'utilis:- autant que possible, dans la cuve du four, l'énergie de réductior. gie calorique du monoxyde de carbone des gaz du four; mais, : ‘me quand cela s'accomplit jusqu'à la limite extrème pratique, le gaz qui reste possède une valeur calorique plus élevée que les besoins nets du travail de réduction, ou environ 75 pour cent du total de l’approvisionnement électrique.

(4) La chaleur sensible échappée du four avec les gaz qui en sortent est sans importance (à cause de la basse température du sommet du four) et il ne se produit pas de perte considérable de chaleur de la même manière par le système de circulation des gaz.

Des tableaux publiés par le A /B Elektrometall! montrent la quantité de coke (ou charbon de bois) et l'énergie électrique nécessaires pour prcauire une tonne de fonte d'un minerai donné, et selon la proportion de CO: dans les gaz du four. Les tableaux

1 Voir page 29.

montrent qu'avec une augmentation dans la proportion de CO: la consommation de coke et d'énergie électrique diminuent.

Les résultats des expériences à Trollhättan font voir un écart très élevé dans les proportions de CO» dans les gaz, proportions qui se chiffrent de 8 à 35 pour cent, selon la qualité du minerai et du fondant, comme aussi selon la rapidité de circulation des gaz; mais on ne possède que peu de données en ce qui regarde la quantité de CO: dans le cas où il n'y a pas de circulation. A Trollhättan, au cours des dernières expériences, la tendance a été, apparament, de diminuer la rapidité de circulation des gaz; on obtenait, pendant de longues périodes moins que 20 pour cent de CO: dans les gaz qui s'échappaient.

11 semble que l'effet de la circulation peut s'établir par une comparaison de deux cas dans lesquels, en utilisant le même minerai, etc., le CO: était de 10 pour cent sans circulation des gaz et de 25 pour cent avec circulation.

L'auteur a fait un calcul de ce genre—simplifié autant que possible mais conservant tous les facteurs essentiels pour établir une juste comparaison entre les deux cas. Les résultats sont donnés aux pages 24 et 27 et ils font voir que la circulation des gaz provoque une économie considérable qui se monte (par tonne de fonte) à 35 kilogs 2. de coke (11 pour r:nt du total) et 152 KW. (7 pour cent du total); mais que, dans ce cas, le gaz qui s'échappe est plus pauvre de 340,000 calories en énergie calorique (23 pour cent du total). La valeur calorique du coke et la force calorique effective de l'énergie électrique économisée égalent ensemble la diminution en énergie calorique du gaz.

En réunissant les résultats de tous les calculs il ressort :— (1) que, sans circulation, les gaz d'échappement ont une valeur calorique à peu près égale aux besoins caloriques du four; (2) qu'avec une circulation de gaz, un quart environ de la valeur du gaz qui s'échappe est utilisé dans le four, économisant ainsi 11 pour cent du coke et 7 pour cent de l'énergie électrique.

Nous voyons ainsi que si les gaz d'échappement pouvaient s'utiliser parfaitement le four pourrait fonctionner avec une faible fraction de l'énergie actuellement nécessaire à son opération et que le système de circulation n'effectue qu'un quart environ d'une grande #conomie possible en théorie.

Marat giant

Si, au lieu du système actuel de cuve et de circulation des gaz nous utilisions un système par lequel les gaz seraient consumés et serviraient à chauffer le minerai et le fondant (soit avant soit après y avoir ajouté le combustible) il pourrait être possible de réaliser une économie plus grande que celle qui se fait actuellement ; mais ce système ne saurait avoir une grande efficacité— peut-être 50 pour cent, au plus—il serait compliqué, encombrant et consumerait la totalité des gaz.

Une autre alternative serait de laisser de côté la circulation des gaz et de considérer ces gaz comme sous-produits, à être utilisés pour le chauffage de fours Siemens-Martin pour transformer le fer en acier. De cette manière, l'efficacité du four de réduction semblerait moins élevée mais l'efficacité totale serait augmentée. Le gaz produit par la fabrication d’une tonne de fonte dans le four électrique suffirait presque à la fabrication d’une tonne d'acier dans le four Siemens-Martin.

Si les gaz d'échappement peuvent être utilisés écnnomiquement de cette manière on pourra se permettre de se dispenser des systèmes de circulation et de la cuve, en entier ou en partie, si ces changements sont sonsidérés comme désirables dans l’intérêt de la simplicité et du bon marché dans la construction, ou dans le but d'augmenter la grandeur et la capacité de la chambre de réduction.

Ces conclusions peuvent se résumer comme suit: (1) la grande cuve et le système de circulation augmentent l'efficacité du four de réduction mais insuffisament pour compenser les complications et les dépenses qui en résultent; (2) si les gaz du four sont utilisés pour la fabrication de l'acier, l'économie du système actuel devient encore moins apparente; (3) la grande cuve du four actuel constitue probablement un obstacle sérieux quand on désire augmenter matériellement la grandeur de l'unité afin de produire, disons 100 tonnes de fonte, tous les jours, au lieu de 20 ou 30; et (4) si un four de cette capacité peut être mis en opération avec succès les économies en chaleur qui accompagnent l'augmentation en dimensions compenseront probablement les pertes encourues par l'absence de la cuve actuelle.

En établissant ces conclusions il ne faut pas perdre de vue le fait que le four Elektrometall a démontré son efficacité dans l'ex-

ploitation commerce en Suède: alors que le four Helfenstein en est encore à la période des essais. En Californie, cependant, où il faut produire une fonte de fonderie, un simple four de réduction avec cuve a été trouvé supérieur.