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"Perfectionnements apportés au traitement des combustibles non collants, suivi de la mise sono forme de briquettes " .
L'invention est relative au traitement, suivi de mise sous forme de briquettes, de combustibles qui ne s'agglutinent pas au feu, comme par exemple les houilles maigres ou sèches, les anthracites, les cokes d'espèces différentes, les lignites,etc., et elle a en vue de réaliser des briquettes pour lesquelles la valeur calorifique des combus- tibles quelles contiennent, ainsi que les propriétés de combustion de ceux-ci, ne soient pas modifiées, ces briquettes conservant leur forme, même en étant exposées au. feu
Conformément à l'invention, on a constaé que les propriétés de combustion de combustibles, non collant au feu donc la suppression de flammes et de suie, peuvent être pratiquement conservées, quand on utilise des substances organiques en quantité aussi faibles que possible, pour lier le combustible pulvérisé.
On a constaté également que la valeur calorifique des briquettes peut être accra.e jusqu'à la valeur la plus grande possible jusqu'à atteindre le plus près possible celle du combustible,
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contenu dans lesdites briquettes, quand on a recours également, comme liant, à des substances inorganiques, en quantités aussi faibles que possible, ces substances étant telles qu'elles se réduisent en cendres lors de la combus- tion
En vue d'obtenir les effets spécifiés ci-dessus, on adjoint, conformément à l'invention, lors de la préparation du. combustible, pour permettre le moulage subséquent, au combustible pulvérisé des liants inorga- niques en quantités justement suffisantes pour assurer la cohésion des bri-.
quettes, après leur moulage et leur durcissement, pendant le chargement, le transport, la mise en dépôt à l'endroit de leur utilisation et finale- ment, lors de leur introduction dans le foyer, mais pas suffisantes pour que leur forme soit conservée au feu. La cohésion des briquettes, dans le foyer,est plutôt assurée par des substances organiques qui sont également adjointes au combustible lors de la préparation ,.de celui-ci, toutefois en quantités tellement faibles qu'elles ne suffisent pas à assurer, d'une façon quelconque, la cohésion mécanique des briquettes avant leur mise au feu.
Ces dernières quantités sont toutefois suffisantes pour agglutiner, uniforménant, par ramollissement au feu, les particules de combustible et pour assurer la conservation de la forme desdites briquettes lorsque celles-, ci brûlent,
Dès qu'une briquette est pressée ou moulée de la façon sus- dite, on la laisse reposer pendant un certain temps de manière à permettre aux substances inorganiques qu'elle contient de faire prise; ces substances subissent donc une transformation chimique et.constituent ainsi un squelette ou support, à l'intérieur duquel le combustible pulvérisé est retenu, mé-. caniquement au cours du chargement subséquent, au cours du transport, etc.
Comme des proportions de liant inorganique, en quantités inconnues jusqu'ici et excessivement faibles, suffisent à cet effet, il en résulte que le temps de prise, nécessaire à la transformation chimique du liant inorganique, est notablement plus court que celui ordinairement prévu., la prise pouvant avoir lieu régulièrement et sans apport artificiel de chaleur en quelques heures. L'encombrement des dépôts nécessaires peut donc être réduit à une faible fraction de celui couramment prévu
Comme les substances organiques ne deviennent des liants
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qu'après avoir été exposées au feu et assurent seulement à ce moment la cohésion du combustible pulvérisé, elles peuvent être adjointes en quantités très faibles, inconnues jusqu'ici,
et elles ne modifient dons pratiquement pas les propriétés de combustion des combustibles non col0 lants.
L'invention consiste, par conséquent, dans le fait que le combustible pulvérisé est préparé en y adjoignant des liants inorganiques en quantités pouvant atteindre une proportion de 7 %, de préférence seule- ment 6%, et ensuite de substances organiques, ramollissant au feu. en des proportions pouvant atteindre 2%, dans certains cas même 3% (proportions prises en fonction du.poids des matières sèches contenues dans lesdites substances organiques.
Le combustible ainsi préparé est pressé sens forme de briquettes qui sont laissées en repos jusqu'à ce que la prise des substances inorganiques ait lieuo Les liants inorganiques qui ont fait prise, assurent mécaniquement la cohésion du combustible avant la mise au feu, alors que les substances organiques, qui y sont adjointes, ramol- lissent d'abord au feu, s'agglutinent et assurent ainsi la cohésion du combustible.
On a déjà proposé d'utiliser des liants organiques et inor- ganiques pour la fabrication des briquettes. On adjoignait, toutefois, les liants organiques en quantités telles, qu'ils suffisaiant à eux seuls pour assurer la cohésion mécanique des briquettes avant leur mise au feu, donc au cours du chargement, du transport, etc., de.. sorte qu'ils agissaient déjà alors comme liants.
On adjoignait les substances inorga- niques, ou bien en quantités telles (la% de plus) que l'on obtenait plu- tôt une brique réfractaire qu'une briquette combustible!) ou bien de façon à ce qu'elles puissent faire prise avec une faible partie du contenu en eau des substances organiques, mélangées auxdites matières, après avoir été dissoutes dans l'eau, ou bien encore, pour rendre les bri- quettes impaméables à l'eau, ainsi que cela se présente pour le corroyage.
Dans tous les cas nuonns, le but de l'adjonçtion des substances organiques était de rendre immédiatement les briquettes propres @
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au transport, de sorte que les liants inorganiques, tout en y étant adjoints en quantités excessivement fortes, n'avaient pas le temps de faire prise, et par conséquent de constituer un squelette mécanique, propre à servir;de support pour le combustible pulvérisé.
Pour toutes ces raisons, on était obligé, dans les procédés connus, d'ajouter les substances organiques en quantités tellement grandes, que la proportion en poids de ces substances, considérée par rapport aux matières sèches y contenues, était de 3% et plus du poids des briquettes,
Une telle quantité de matières organiques sèches suffit toutefois poux transformer la houille la plus maigre en une houille grasse, donc pour transformer un combustible non collant en un combusti- ble collant et, par conséquent, pour modifier complètement les propriétés de combustion des combustibles utilisés pour les briquettes.
En outre, l'adjonction relativement grande de substances inorganiques réduit fortement le pouvoir calorifique des briquettes, par rapport à celui qu'auraient les briquettes constituées exclusivement par du combustible non collant, augmenteconsidérablement la teneur en cendres et diminue fortement le rendement du foyer dans lequel on brûle un combustible ainsi constitué.
Tous ces inconvénients sont essentiellement évités par l'application de la présente invention Les avantages résultant de l'em- ploi de combustibles brûlant pratiquement sans produire des flanmes ou de la suie sont conservés, le pouvoir calorifique des briquettes est seulement réduit d'une faible quantité, la prise se fait en très peu de temps, ces différents effets assurant aux briquettes ainsi obtenues une réelle valeuro son pouvoir d'inflammation est également modifié de très peu par rapport au combustible pur à cause de la faible quantité de liant inorganique utilisée.
La mise en pratique du. procédé faisant l'objet de 1'invention peut se faire de la façon suivante:
Le combustible non collant, propre à être pressé ou moulé, est introduit, sous une forme appropriée et éventuellement après concas-, sage préalable, dans une solution aqueuse de poix cellulaire (environ 40%
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de poix comme matières sèches et 60% d'eau) et Intimement mélangé à cette solution. L'eau contenue dans la solution peut, en partie, être absorbée par le combustible régulièrement hygroscopique, ou ells peut, au besoin, être expulsée par l'action de la chaleur, en quantités déterminées.
Après que le mélange intime a eu lieu, par exemple dans des malaxeurs rotatifs, on adjoint au produit pâteux le constituant inorganique du liant, par exemple de la chaux, du ciment Sorel ou analogue et l'ensemble ainsi obtenu est soumis à un nouveau mélagne intime, par exemple dans une machine à broyer. L'eau en présence, qui n'a pas été absorbée par le combustible, ou l'eau expulsée est liée régulièrement par hy-. drolyse par la chaux ou par les autres liants inorganiques.
Le produit ainsi obtenu peut être pressé à froid ou à chaud (chauffage de 60 à 120 C.) en forme de briquettes et cela de la façon ordinaire Les briquettes ainsi obtenues font prise pendant quelques heures et elles sont, ensuite, prêtes à être expédiées, On a constaté qu'en ayant recours à environ 2 1/2 à 5% de solution de poix (contenant 1 à 1 1/2 de matières sèches) et 4 à 6% de liants inorganiques, on peut obtenir des briquettes propres à être transportées et. qui se maintiennent après être introduites dans le foyer.
Dans le cas où. on utilise une matière organique, qui doit être mélangée à l'état sec, par exemple de la naphtaline, on procède, de préférence, de la façon suivante :
Une quantité d'environ 1 à 2% de naphtaline, considérée par rapport au poids des briquettes que l'on veut obtenir, est mélangée, à sec, dans une machine à broyer, au combustible, ce dernier étant au besoin préala- blement pulvérisé, seul ou après l'adjonction de la naphtaline. On ajoute, ensuite, au mélange obtenu 4 à 6% de liants inorganiques' on procède à nouveau au malaxage, et on presse les briquettes à froid ou à chaud, celles-ci pouvant, finalement, reposer pendant quelques heures pour faire prise.
En utilisant des goudrons, ceux-ci étant généralement sous forme huileuse, on mélange, de préférence, 1 à 2% (du poids des briquettes de goudron avec le combustible qui a été, au besoin, préalablement pulvérisé, @
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après quoi on ajoute, au. mélange, environ 4 à 6% de liants inorganiques, on procède à nouveau, au malaxage, et on presse les briquettes à froid ou ;: chaud., Les constituants liquides du goudron sont, par exem- ple, absorbés par le coke, alors que, pour un combustible du genre des anthracites, ils se déposent en fines particules sur la surface de celui-ci .
Les briquettes sont propres à être expédiées après un repos de quelques heures pour faire prise.
Comme étants inorganiques;, on propose sutout l'emploi de chaux vive caustique (CaO) diluée dans une solution aqueuse, $roide ou chaude, et saturée de sulfate de magnésium (sel amer).
Des essais ont démontré que cas liants inorganiques intro- duits dans les briquettes fabriquées à froid, avaient fait complètement prise en environ 24 heures, de sorte que ces briquettes pouvaient être transportées et cela sans que l'on ait eu recours à des opérations spécialeseptur accélérer la prise. Dans les cas très rares où 1 on désire obtenir une prise plus rapide, on'peut y parvenir, quelque peu, par un traitement chaud. Des cessais ont montré, dans ce sexx, qu'en chauffant les briquettes à environ 60 à 1200 Ce, on obtient, en sept heures, un durcissement suffisant pour le liant et, par suite, pour des briquettes, de façon à permettre le chargement de ces dernières.
Au lieu d'utiliser de la chaux vive caustique seule, on peut diluer celle-ci,,en même temps que de l'oxyde de magnésium (Mgo- ma- gnésie caustique) dans une solution aqueuse, froide ou chaude et saturée de sulfate de magnésium, On obtient aLnsi un liant inorganique,, dont la dureté et la durée pour faire prise peuvent être réglées suivant les pro- portions du mélange des deux constituants du sel double en question. Plus particulièrement, la dureté voulue du liant peut être réglée par la quantité de magnésium ajoutée, la limite supérieure de cet apport étant déterminée par le rapport des équivalents en poids du Cao et du MgO La
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durée pour faire prise peut également, dans ce cas, être réduite par éléva- tion de la température.
La chaux vive caustique est, jusqu'$ ce jour, le liant inorganique le plus économique* Le sulfate de magnésium est un produit ré- siduel de la fabrication des sels de potasse et est, par conséquent, d'un prix réduit. La magnésie caustique, qui est le liant le plus cher ou bien n'est pas utilisée du tout, ou bien en quantités tellement faibles, que le coût du mélange chaux-magnésie n'est pas comparable à celui du. ciment Sorel, malgré que les avantages résultant de l'emploi dudit mélange soient bien plus remarquables.
Dans le cas où l' on utiliser par cpnséquent. le liant inor- ganique spécifié en dernier lieu avec des liantsorganiques, les quantités les plus faibles des liants plus économiques suffisent, les briquettes pressées sont, en peu de tempe, prêtes à 8tre expédiées et les frais de fa- brication sont donc réduits au minimum, sans que les propriétés de combus- tion du combustible utilisé et le pouvoir calorifique des briquettes soient sensiblement modifiées ou réduites.
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"Improvements in the treatment of non-sticky fuels, followed by the sound shaping of briquettes".
The invention relates to the treatment, followed by forming into briquettes, of fuels which do not agglutinate in the fire, such as for example lean or dry coal, anthracites, cokes of different species, lignite, etc. ., and it aims to produce briquettes for which the calorific value of the fuels which they contain, as well as the combustion properties thereof, are not modified, these briquettes retaining their shape, even when exposed to . fire
In accordance with the invention, it has been found that the properties of combustion of fuels, not sticking to fire and therefore the suppression of flames and soot, can be practically preserved, when organic substances are used in as small an amount as possible, to bind the pulverized fuel.
It has also been found that the calorific value of briquettes can be increased to the highest possible value until reaching as close as possible that of the fuel,
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contained in said briquettes, when inorganic substances are also used as a binder, in quantities as small as possible, these substances being such that they are reduced to ashes during combustion
In order to obtain the effects specified above, it is added, in accordance with the invention, during the preparation of. fuel, to allow the subsequent molding, the pulverized fuel inorganic binders in precisely sufficient quantities to ensure the cohesion of the bri-.
quettes, after their molding and their hardening, during loading, transport, depositing at the place of their use and finally, during their introduction into the hearth, but not sufficient for their shape to be preserved at the fire. The cohesion of the briquettes, in the hearth, is rather ensured by organic substances which are also added to the fuel during the preparation of the latter, however in such small quantities that they are not sufficient to ensure a in any way, the mechanical cohesion of the briquettes before they are fired.
These latter quantities are however sufficient to agglutinate and uniformize, by softening in the fire, the fuel particles and to ensure the preservation of the shape of said briquettes when they burn,
As soon as a briquette is pressed or molded in the above manner, it is allowed to stand for a certain time so as to allow the inorganic substances it contains to set; these substances therefore undergo a chemical transformation and thus constitute a skeleton or support, inside which the pulverized fuel is retained, m-. canically during subsequent loading, during transport, etc.
As proportions of inorganic binder, in quantities hitherto unknown and excessively small, suffice for this purpose, it follows that the setting time, necessary for the chemical transformation of the inorganic binder, is notably shorter than that ordinarily expected. taking can take place regularly and without artificial heat input in a few hours. The size of the necessary deposits can therefore be reduced to a small fraction of that currently expected.
As organic substances do not become binders
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that after having been exposed to fire and only at this moment ensure the cohesion of the pulverized fuel, they can be added in very small quantities, hitherto unknown,
and therefore do not substantially alter the combustion properties of non-sticky fuels.
The invention therefore consists in the fact that the pulverized fuel is prepared by adding thereto inorganic binders in amounts up to a proportion of up to 7%, preferably only 6%, and then organic substances, softening in the fire. . in proportions of up to 2%, in some cases even 3% (proportions taken as a function of the weight of the dry materials contained in said organic substances.
The fuel thus prepared is pressed in the form of briquettes which are left to stand until the inorganic substances set. The inorganic binders which have set, mechanically ensure the cohesion of the fuel before firing, while the organic substances, which are added to it, first soften in the fire, agglutinate and thus ensure the cohesion of the fuel.
It has already been proposed to use organic and inorganic binders for the manufacture of briquettes. The organic binders were added, however, in such quantities that they were sufficient on their own to ensure the mechanical cohesion of the briquettes before they were fired, therefore during loading, transport, etc., so that. they were already acting as binders.
The inorganic substances were added, either in such quantities (the% more) that one obtained a refractory brick rather than a combustible briquette!) Or else in such a way that they could set with a small part of the water content of the organic substances, mixed with said substances, after having been dissolved in water, or else, to make the briquettes impameable to water, as is the case for wrought iron.
In all cases, the purpose of adding organic substances was to immediately make the briquettes clean.
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during transport, so that the inorganic binders, while being added to them in excessively large quantities, did not have time to set, and consequently to constitute a mechanical skeleton, suitable for serving as a support for the pulverized fuel.
For all these reasons, it was necessary, in the known processes, to add the organic substances in such large quantities that the proportion by weight of these substances, considered with respect to the dry matter contained therein, was 3% and more of the briquette weight,
Such a quantity of dry organic matter is, however, sufficient to transform the leanest coal into an oily coal, thus to transform a non-sticky fuel into a sticky fuel and, consequently, to completely modify the combustion properties of the fuels used for fuel. briquettes.
In addition, the relatively large addition of inorganic substances greatly reduces the calorific value of the briquettes, compared to that which briquettes made up exclusively of non-sticky fuel would have, considerably increases the ash content and greatly reduces the efficiency of the hearth in which a fuel thus formed is burned.
All these drawbacks are essentially avoided by the application of the present invention. The advantages resulting from the use of fuels burning practically without producing flans or soot are retained, the calorific value of the briquettes is only reduced by a small amount. quantity, the setting takes place in a very short time, these different effects ensuring the briquettes thus obtained a real value. Its ignition power is also modified very little with respect to pure fuel because of the small amount of inorganic binder used.
The practice of. process forming the subject of the invention can be carried out as follows:
The non-sticky fuel, suitable for pressing or molding, is introduced, in an appropriate form and optionally after prior crushing, into an aqueous solution of cellular pitch (about 40%
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pitch as dry matter and 60% water) and thoroughly mixed with this solution. The water contained in the solution can, in part, be absorbed by the regularly hygroscopic fuel, or it can, if necessary, be expelled by the action of heat, in determined quantities.
After the intimate mixing has taken place, for example in rotary mixers, the inorganic component of the binder, for example lime, Sorel cement or the like, is added to the pasty product, and the assembly thus obtained is subjected to a new mixture. intimate, for example in a grinding machine. The water present, which has not been absorbed by the fuel, or the expelled water is bound regularly by hy-. drolysis by lime or by other inorganic binders.
The product thus obtained can be cold or hot pressed (heating from 60 to 120 C.) in the form of briquettes and this in the ordinary way The briquettes thus obtained set for a few hours and are then ready to be shipped , It has been found that by using about 2 1/2 to 5% pitch solution (containing 1 to 1 1/2 of dry matter) and 4 to 6% inorganic binders, one can obtain briquettes clean to be transported and. which are maintained after being introduced into the home.
In the case where. an organic material is used, which must be mixed in the dry state, for example naphthalene, the procedure is preferably as follows:
A quantity of about 1 to 2% of naphthalene, considered relative to the weight of the briquettes that is to be obtained, is mixed, dry, in a grinding machine, with the fuel, the latter being pulverized if necessary. , alone or after the addition of mothballs. 4 to 6% of inorganic binders are then added to the mixture obtained, the kneading is carried out again, and the briquettes are cold or hot pressed, these briquettes being able, finally, to stand for a few hours to set.
By using tars, these generally being in oily form, preferably 1 to 2% (of the weight of the tar briquettes with the fuel which has been pulverized if necessary) is mixed, @
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after which we add, to. mixture, about 4 to 6% inorganic binders, the kneading is carried out again, and the briquettes are cold or hot pressed., The liquid constituents of the tar are, for example, absorbed by the coke, then that, for an anthracite type fuel, they are deposited in fine particles on the surface thereof.
The briquettes are suitable for shipment after standing for a few hours to set.
As inorganic substances, we mainly propose the use of caustic quicklime (CaO) diluted in an aqueous solution, hard or hot, and saturated with magnesium sulfate (bitter salt).
Tests have shown that inorganic binders introduced in cold-made briquettes had set completely in about 24 hours, so that these briquettes could be transported without having to resort to special operations to speed up. the catch. In the very rare cases where it is desired to obtain a faster setting, this can be achieved somewhat by hot treatment. Cessations have shown, in this sexx, that by heating the briquettes to approximately 60 to 1200 Ce, one obtains, in seven hours, sufficient hardening for the binder and, consequently, for briquettes, so as to allow loading. of these.
Instead of using caustic quicklime alone, it can be diluted together with magnesium oxide (Mgo- magnesia caustic) in an aqueous solution, cold or hot and saturated with sulphate. of magnesium, an inorganic binder is thus obtained, the hardness and duration of which to set can be regulated according to the proportions of the mixture of the two constituents of the double salt in question. More particularly, the desired hardness of the binder can be regulated by the quantity of magnesium added, the upper limit of this contribution being determined by the ratio of the equivalents by weight of Cao and MgO La
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time for setting can also, in this case, be reduced by raising the temperature.
Caustic quicklime is the most economical inorganic binder to date. Magnesium sulphate is a waste product from the manufacture of potash salts and is therefore of reduced cost. Caustic magnesia, which is the most expensive binder, is either not used at all, or in such small quantities that the cost of the lime-magnesia mixture is not comparable to that of. Sorel cement, although the advantages resulting from the use of said mixture are much more remarkable.
In the event that it is used by cpnséquent. the inorganic binder last specified with organic binders, the smallest quantities of the more economical binders suffice, the pressed briquettes are, in a short time, ready for dispatch and the manufacturing costs are therefore reduced to a minimum , without the combustion properties of the fuel used and the calorific value of the briquettes being appreciably modified or reduced.