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Perfectionnements à la fabrication de briquettes de combustible à base de matière carbonacée
La présente invention est relative à des perfectionnements dans la fabrication de combustible artificiel sous la forme de blocs ou de briquettes à base de matière carbonacée telle que charbon, coke, sciure, tan, tourbe, lignite, anthracite, résidus carbonacés et matières analogues.
Il est désirable de produire différentes variétés de com bustible avec les produits variés ci-dessus seuls ou en combi- naison, pour satisfaire aux exigences variables du commerce, qui vont depuis la combustion dans un foyer ouvert jusqu'à la pro- duction de vapeur dans des foyers à tirage forcé ; encore pour servir au chauffa des hauts-fourneaux, c'est-à-dire pour pou- voir être utilisée dans les différentes conditions d'épaisseur du feu et de vitesse du courant d'air.,
Dans ce but, il est nécessaire de contrôler non seulement la vitesse de combustion de la briquette ou bloc finalement pro
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duit (en l'accélérant ou la ralentissant), mais aussi l'intensi té de combustion ou la température obtenue du bloc ou briquette.
Un combustible composé, pour constituer un produit commer- cial parfait doit encore satisfaire à un certain nombre d'autres conditions. En substance, il doit être non-hygrocopique de ma- nière à pouvoir être facilement mis en réserve; il doit être à l'épreuve contre la triabilité à la suite des manipulations aux- quelles il se trouve nécessairement soumis lors de sa mise en magasin ou de son utilisation ;
et il ne doit pas se diviser ou devenir friable durant la combustion,
Au cours de recherches raites pour arriver à ralentir la vitesse trop rapide de combustion de la briquette ou bloc cons- tituée de charbon granulaire ou matière analogue, il a été cons- taté que la densité du bloc n'est pas le seul facteur à envisa- ger, mais que ce facteur est gouverné par la pression de moulage du bloc ou briquette et le mode de son application, par le rem- plissage des pores de la briquette ou bloc avec un agent liant, par l'accélération au moyen d'un sel minéral ajouté, et par la répartition parfaite du lien à l'aide d'un liquide véhiculaire, tous facteurs d'importance,
Il est évident qu'il est essentiel, primo que l'élément combustible se trouve sous une forme de laquelle il puisse faci- lement passer à l'état gazeux,
secondo que le mélaage d'agents favorisant la combustion ajoutés à ceux inhérents au combustible produise sous l'action de la chaleur ultérieure la plus grande quantité de gaz combusibles et tertio que le mélange des gaz combustibles avec les agents activant la combustion s'opère in- tensivement et intimement. à chaque instant ou unité de temps, lorsque chaque particule de matière combustible est consumée, afin'de produire le plus grand dégagement d'énergie calorifique.
En vue. de ne pas accroître sensiblement la teneur en cendre du combustible et d'éviter la formation de scories Indésirables, et en vue d'autres conditions qui peuvent se présenter dans cer-
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tains cas, comme par exemple lorsqu'on utilise des liants du genre du bitume ou des agents analogues ordinaires produisant de la fumée, il est recommandable de porter à un minium cette quan- tité de liant employée pour agglomérer les granules de matiere carbonacée.
A cette fin, une très petite quantité de matière liante qui, lorsqu'elle est constituée par du ciment, ne doit habituellement pas dépasser un pour cent en poids du combustible, et dans le cas d'addition de bitume, ne doit pas, avec le bitume, excéder sept pour cent en poids du conbustible est distribuée dans'toute la masse de la matière carbonacée par un volume rela- tivement grand d'eau agissant comme agent véhiculaire, la quantité' d'eau étant par exemple sensiblement la même que celle du lien, si celui-ci est du ciment, et quelque peu supérieure à celle du lien, si celui-ci est du ciment additionné de bitume,
La quantité d'eau nécessaire pour répartir uniformément la matière liante constitue un facteur déterminant de la pression de moulage à appliquer, et dépend de la grosseur de granule de la matière carbonacée,
comme il apparaît plus loin.
Lorsque le faible pourcentage de matière liante est réparti de cette manière, il a été constaté que le ciment, ou le ciment ' et le bitume, comme ce peut être le cas, forme un lien intime par composition avec les constituants volatils des granules du charbon, c'est-à-dire que le lien se constitue dans la masse même.
Il est recommandable aussi d'analyser le charbon .on matière combustible analogue avant de commencer la fabrication des bri- quettes pour déterminer son coefficient de dilatation sous l'ac- tion de la chaleur.. Lorsque par exemple la briquette possède un grand coefficient de dilatation, une matière liante inerte peut être ajoutée pour éviter le gonflement de la briquette.Cette ' addition supplémentaire de matière liante inerte telle que du bitume ou du ciment (dont la teneur en oxyde est inconnue) peut être compensée par d'autres additions d'un agent oxydant, La proportion augmentée d'agent oxydant (si on la compare avec du
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cnarbon de moindre dilatation) sert alors à prévenir l'auto- cokéfaction de la briquette et compense aussi la diminution de pression de moulage,
qui est désirable.
Comme le ciment contient déjà un agent oxydant (et n'est donc pas strictement une matière liante inerte), il est désira- ble dans certains cas d'ajouter du bitume comme agent liant, dans laquelle circonstance, pour aider à son émulsionnement dans le li- quide véhiculaire, il peut être ajouté une proportion d'amidon (habituellement 1/2% seulement) ou d'un autre émulsionnant.
Cet émulsionnement aide aussi à éviter la décomposition de l'aci- de borique ou agent oxydant acide analogue, pendant les étapes suivantes de la fabrication de la masse pulvérulente en briquet- tes.
L'émulsionnement est facilité par l'addition d'une quantité d'amidon pouvant atteindre jusqu'à 1/% De la soude caustique ou d'autres agents émulsionnants peuvent être employés.
Le ciment hydraulique du commerce est un agent liant avan- tageux, employé en proportions n'excédant pas 5% du poids total de matière carbonacée. Le ciment n'est pas strictement un agent liant inerte puisqu'il contient de l'oxyde acide, mais on peut évidemment tenir compte de sa teneur en oxyde acide.,
Le bitume qui est connu sous la marque de commerce Mexphalt de 40 à 50 de pénétration peut aussi être utilisé comme matière liante en même temps que le ciment, en proportions ne dépassant pas 7 en poids du poids total de matière carbonacée
Si, par exemple, la proportion et la nature des ingrédients d'un mélange de briquette, et d'autres facteurs tels que la di- mension du granule de charbon, la pression de moulage,
la tempé- rature de cuisson et conditions analogues sont déterminés pour fabriquer une briquette donnant satisfaction pour une combustion avec tirage normal, et si l'on veut alors produire des briquettes à base de la même matière carbonacée mais destinées à brûler de façon satisfaisante dans des conditions différentes, par
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exemple dans un poële à combustion lente, ou encore dans le cas d'une plus grande épaisseur de feu et d'une plus grande vitesse de tirage, les facteurs variables susmentionnés demandent à être revus pour éviter que la briquette brûle trop rapidement., touten ne désirant pas réduire l'intensité de la température.
Le procédé de fabrication peut par conséquent,être modifié pour l'adapter à ces nouvelles conditions primo en augmentant la pression de moulage rendant la briquette plus dense, secondo en ajoutant une plus grande proportion de bitume ou liant inerte analogue tendant à ralentir la combustion, et tertio en ajoutant une quantité un peu plus grande d'accélérateur pour rétablir l'animation du feu ou compenser sous le rapport de la température l'addition d'agent ralentisseur de combustion. Au lieu d'employer du bitume comme liant, on peut utiliser du ciment, auquel cas il peut ne pas être nécessaire d'ajouter des accélérateurs, le ci- ment choisi pouvant en contenir suffisamment.
Si par exemple encore, on veut produire des briquettes - destinées à une combustion avec tirage forcé et constituées de la même matière carbonacée que celle envisagée plus haut, comme on a alors affaire à un feu encore plus épais et à une vitesse d'air encore plus grande,11 peut être désirable de broyer le combustible jusqu'à ce qu'il passe à travers un tamis à mailles plus serrées, et d'appliquer une plus grande pression pendant le moulage, et d'ajouter un plus grand pourcentage d'un agent ralen- tisseur, tel que le ciment ou le bitume;
mais il peut alors ne pas être nécessaire dans ce cas, d'ajouter un nouveau pourcentage d'agent oxydant, étant donné la vitesse plus grande de l'air, existant le pourcentage pouvant même, dans certains cas, être réduit. fig1 des diagrammes annexés montre comment la quantité d'eau nécessaire pour la répartition parfaite de la matière a- joutée varie avec le pourcentage de matière organique ajoute. "
A B représente les pourcentages d'eau ajoutée au charbon pulvérisé.
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A C représente les pourcentages de matière organique ajoutée.
La courbe D est celle d'un charbon passant à travers un tamis de 30 mailles par pouce linéaire, et dont 60% des fines passent aussi à travers un tamis de 100 mailles par pouce liné- aire.
La courbe E est celle d'un charbon passant à travers un ta- mis de 30 mailles par pouce linéaire, et dont 45% des fines pas- seut aussi à travers un tamis de 100 mailles par pouce linéaire.
La courbe F est celle d'un charbon passant à travers un ta- mis de 30 mailles par pouce linéaire, et dont 30% des fines pas- sent aussi à travers un tamis de 100 mailles par pouce linéaire. fig.2 du dessin annexé montre la relation existant entre la dimension des granules de matière carbonacée et l'humidité a- joutée pour obtenir une distribution parfaite des agents liants, accélérateurs et ralentisseurs de combustion, ajoutés.
A B représente les pourcentages en poids d'humidité, et
A C la dimension des granules de matière carbonacée.
La quantité d'eau nécessaire pour distribuer le lien de ciment ou de ciment et bitume est. aussi un facteur dont dépend la pression de moulage appliquée au mélange carbonacé pour le cois- tituer en briquettes..
Comme la matière carbonacée est quelque peu élastique, il a été constaté que'la constitution de la briquette moulée dépend aussi de la manière dont la pression est appliquée 4 la masse à mouler.
Dans le cas d'une briquette rectangulaire, il apparait que la pression de moulage peut être appliquée sur les six faces si- multanément ou sur une ou plusieurs quelconques d'entre elles en même .temps, les autres faces étant supportées par des parois ri- gides du moule. fig.3 des diagrammes annexés montre les pressions variables nécessaires pour obtenir la dureté désirée de la briquette dans
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des-conditions variables d'application de la pression de moulage et selon la nature variable de l'agent liant employé., car il a été constaté que la pression de moulage varie suivant qu'on uti lise comme. matière liante une matière organique ou inorganique./gaz
Dans le diagramme de la Fig.3, A B indique la dureté varia- ble fournie à la briquette.
la pression variable
A C indique en milliers de livres anglaises par pouce carré.
Dans l'exemple suivant, la briquette considérée avait deux et trois huitièmes de pouce par deux pouces.
La courbe G est celle d'une pression vive dans une direc- tion seulement (lien inorganique).
La courbe H est celle d'une pression vive dans deux direc- tions opposées (lien inorganique).
La courbe 1 est celle d'une pression vive dans trois direc- tions ou plus (lien inorganique).
La courbe G' est celle d'une pression'vive dans une direc- tion (lien organique).
La courbe H est celle d'une pression vive dans deux direc- tions opposées (lieu organique).
La courbe I' est celle d'une pression vive dans trois di- rections ou plus (lien organique).
Une briquette tendre est appropriée pour l'emploi dans un foyer ouvert ; une briquette friable, pour l'emploi dans les ap- pareils de chauffage central à tirage naturel ; briquette du- re, pour l'emploi dans les machines locomotives; une briquette très dure, pour l'emploi dans les fours à grand tirage forcé.
Il a été trouvé désirable également de donner une certaine durée à la pression appliquée, c'est-à-dire d'appliquer la pres- sion pendant une période de temps déterminée, cette période de maintien de la pression variant avec la dureté de la briquette fabriquée.
Dans la fig.4 A B représente la dureté de la briquette, et
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A C représente la période de maintien en 60emes de seconde.
La courbe M est celle d'une pression de moulage de 2500 livres anglaises par pouce carré.
La courbe. est celle d'une pression de moulage de 3000 livres anglaises par pouce carre*
La courbe 0 est celle d'une pression de moulage de 4000 livres anglaises par pouce carré.
La courbe P est celle d'une pression de moulage de 5000 livres anglaises par pouce carre
La courbe % est celle d'une pression de moulage de 6000 livres anglaises par pouce carré.
Dans cet exemple, la pression maintenue est appliquée dans trois directions ou plus sur la briquette dans la presse à mouler. fabriquer Si l'on veut une briquette destinée à l'usage dans un foyer ouvert (domestique), en utilisant du charbon an- thracite réduit jusqu'à passer à travers un tamis de 30 mailles par pouce linéaire, alors ce charbon, à titre d'exemple, est additionné de 30% de ciment, de 1% de bituem de 40 à 50 de péné- tration, de 1/2% d'acide borique (ou au lieu d'acide borique
1/4% de chlorure de sodium, 1/4% de chlorure de potassiums 1/4% de chlorure de barium), de 1/4% d'amidon comme agent émulsion- nant du bitume, de 8% d'eau pour répartir la matière ajoutée, de la manière exposée plus haut,
la briquette étant moulée à une pression de 4000 livres anglaises par pouce carré.
Avec le même charbon réduit jusqu'à passer à travers un tamis de 30 mailles par pouce linéaire, si l'on a en vue de pro- duire une briquette convenant pour les poêles à combustion lete, 11 est désirable de réduire . 2 1/2% la quantité de aiment ajou- té et d'augmenter la quantité de matière organique (bitume) jus- qu'à 1 1/4%.
la quantité d'eau restant la même ainsi que celle des sels ajoutés, mais il est adéquat d'accroître la pression de moulage jusqu'à 5000 livres anglaises par pouce carre,
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Encore avea le même charbon anthracite réduit jusqu'à pas- ser à travers un tamis de 30 mailles par pouce linéaire,, si l'on veut fabriquer une briquette destinée à être employer dans des conditions de combustion avec tirage forcé, il est alors' ,{il' désirable d'ajouter 4% de ciment et 1 1/4% de bitume, de ré- duire l'eau à 7% de laisser inchangés les pourcentages de sels ajoutés et d'augmenter la pression de moulage jusqu'à 8000 li- vres anglaises par pouce carré.
Toutefois si l'on prend comme matière carbonacée un charbon à courte flamme., secréduit jus- qu'à passer à travers un tamis de 30 mailles par pouce linéaire, et s'il faut produire une briquette destinée à la combustion dans un foyer ouvert, il est alors désirable d'ajouter 3% de ciment.
1% de bitume, 1/2% d'acide borique, 1/4% de chlorure de potas- sium, 1/2% d'amidon comme agent émulsionnant, 8% d'eau comme agent distributeur, et d'utiliser une pression de moulage de 6000 livres anglaises par pouce carré.
Avec le même cnarbon à courte flamme, sec, de dimension analogue, s'il faut fabriquer une briquette pour les poêles à combustion lente, les mêmes facteurs variables sont à appliquer, à cette exception que 1/2% de chlorure de sodium est ajouté à la place du 1/4% de chlorure de potassium..
Si maintenant la matière carbonacée, du charbon à courte flamme, sec doit être employée à la fabrication d'une briquette donnant satisfaction dans des conditions de tirage forcé, il est alors désirable d'ajouter 3 1/2% de ciment, 1% de bitume, 1/4% d'acide borique, 1/4% de chlorure de sodium, 1/2% d'amidon, 7% d'eau comme agent distributeur, et d'utiliser une pression de moulage de 8000 livres anglaises par pouce carré.
Si l'on prend du charbon cokéfiant tel que celui de Kent, réduit jusuq'à passer à travers un tamis de 30 mailles par pouce linéaire, pour la fabrication d'une briquette pour usage dans un foyer ouvert, il est désirable d'ajouter 5% de ciment, 1% de bitume, 3/1% d'acide borique, 1/5% de chlorure de sodium, 1/5%
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d'amidon, 8% d'eau comme agent distributeur, et d'appliquer une pression de 7000 livres anglaises par pouce carré.
Pour des conditions de tirage forcé, si l'on utilise le même charbon de Kent, réduit jusqu'à passer à travers un tamis de 30 mailles par pouce linéaire, les facteurs ci-dessus peuvent rester les mêmes avec cette exception que la pression de moulage doit être portée à 9000 livres anglaises par pouce carré.
En prenant enfin'du coke réduit jusqu'à, passer à travers un tamis de 30 mailles par pouce linéaire, pour la fabrication d'une briquette pour foyer ouvert, il est désirable d'ajouter
4% de ciment, 1 1/2% de bitume, 3/4/d'acide borique, 1/2% de chlorure de potassium, 8 d'eau comme agent distributeur, et d'appliquer une pression de 7000 livres anglaises par pouce carré.
Avec le même coke comme matière carbonacée, pour fabrquer une briquette à utiliser dans un poêle à comoustion lente, les mêmes facteurs sont à appliquer, en remplaçant toutefois le
1/2% de cnlorure de potassium par 1/4% de chlorure de sodium; dans le cas de fabrication en vue d'utilisation avec tirage for- cé, la pression de moulage doit être portée à 8000 livres an- glaises par pouce carré.
Les instructions ci-dessus sont données simplement à titre d'exemple pour illustrer la façon dont varient les facteurs va- riables selon l'espèce différente de combustible utilisé, et il n'est pas nécessaire de donner des exemples particuliers pour chacune des différentes espèces de combustible ou pour chacune des destinations des briquettes, Lorsque le combustible est destiné à des usages domestiques, des substances capables de fournir une coloration à la flamme peuvent être ajoutées à la matière avant l'opération de mélange.
Comme exemples de ces substances, l'oxyde de cuivre ou encore les sels de strontium peuvent être cités.
Dans la fabrication des briquettes, à titre d'exemple, la matière liante telle que le ciment, et si l'on veut, la matière
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colorante, est mélangée à sec avec par exemple environ 10% de la matière carbonacée telle que du charbon ou coke, broyé, Cette proportion de la masse totale est alors immédiatement mélangée avec la matière carbonacée pulvérulente restante. L'agent oxy- dant tel que du chlorure de potassium, et l'eau ajoutée sont alors de préférence insufflée iL l'aide d'un jet de vapeur sèche dans la matière qui est alors conduite dans un mélangeur par voie humide.
La matière est alors prête pour la presse à mouler qui peut être de type quelconque connu et est réglée pour donner la pression de moulage voulue selon l'usage ultérieur auquel le combustible est destiné, selon la quantité d'eau employée, et en outre selon la dimension du grain de la matière carbonacée,
A partir du moment où le liquide véhiculaire vient au con- tact de la matière carbonacée jusqu'au moment de l'achèvement du moulage en briquettes par la presse, il ne doit pas s'écouler une période de temps dépassant le moment initial de la prise du ciment ou le commencement de réactions chimiques agissant sur le lien, ou ces deux moments.
Les briquettes sont alors conduites dans un tour ou four- neau de séchage porté à une température allant de par exemple 200 F à 350 et rarement jusque 500 où elles sont cuites pendant 30 à. 60 minutes selon la teneur en matières volatiles de la briquette, et en vue de ramener cette proportion des agents liants tels que le bitume qui se trouvent présents dans le mlar- bon ou sont ajoutés à celui-ci, aux constituants liants désirés.
Il sera alors préférable d'acclimater les briquettes en les tenant en réserve pendant une période de deux à six jours avant leur usage, afin d'aider au durcissement,
Résumé.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Improvements in the manufacture of fuel briquettes based on carbonaceous material
The present invention relates to improvements in the manufacture of artificial fuel in the form of blocks or briquettes based on carbonaceous material such as coal, coke, sawdust, tan, peat, lignite, anthracite, carbonaceous residues and the like.
It is desirable to produce different varieties of fuel with the above various products alone or in combination, to meet the varying demands of commerce, which range from combustion in an open hearth to the production of steam. in forced draft fireplaces; again to be used for heating blast furnaces, that is to say to be able to be used under the different conditions of fire thickness and air flow speed.
For this purpose, it is necessary to control not only the burning speed of the briquette or block ultimately pro
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reduction (by accelerating or slowing it down), but also the intensity of combustion or the temperature obtained from the block or briquette.
A compound fuel, in order to be a perfect commercial product, must still satisfy a number of other conditions. In essence, it must be non-hygrocopic so that it can be easily stored; it must be proof against sortability following the handling to which it is necessarily subjected when it is placed in the store or when it is used;
and it must not divide or become crumbly during combustion,
In the course of research aimed at slowing down the excessively rapid rate of combustion of the briquette or block made of granular coal or similar material, it has been found that the density of the block is not the only factor to be considered. - ger, but that this factor is governed by the molding pressure of the block or briquette and the mode of its application, by filling the pores of the briquette or block with a binding agent, by acceleration by means of an added mineral salt, and by the perfect distribution of the bond using a vehicle liquid, all factors of importance,
Obviously, it is essential, first of all, that the fuel element is in a form in which it can easily pass into the gaseous state,
secondo that the mixing of combustion promoting agents added to those inherent in the fuel produces, under the action of the subsequent heat, the greatest quantity of combustible gases and thirdly that the mixing of the combustible gases with the combustion activating agents takes place in - tensely and intimately. at each instant or unit of time, when each particle of combustible material is consumed, in order to produce the greatest release of heat energy.
In sight. not to significantly increase the ash content of the fuel and to avoid the formation of undesirable slag, and in view of other conditions which may occur in certain
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In some cases, such as when using bitumen-type binders or the like ordinary smoke-producing agents, it is advisable to reduce to a minimum that amount of binder used to agglomerate the granules of carbonaceous material.
For this purpose, a very small amount of binder material which, when it is cement, should usually not exceed one percent by weight of the fuel, and in the case of addition of bitumen, should not, with bitumen, exceeding seven percent by weight of the fuel is distributed throughout the mass of the carbonaceous material by a relatively large volume of water acting as a carrier, the amount of water for example being substantially the same as that of the bond, if it is cement, and somewhat higher than that of the bond, if the latter is cement with added bitumen,
The amount of water necessary to uniformly distribute the binder material is a determining factor of the molding pressure to be applied, and depends on the granule size of the carbonaceous material,
as it appears later.
When the small percentage of binder material is distributed in this way, it has been found that the cement, or cement 'and bitumen, as may be the case, form an intimate bond by composition with the volatile constituents of the coal granules. , that is to say that the link is constituted in the mass itself.
It is also advisable to analyze the coal or its similar combustible material before starting the manufacture of briquettes to determine its coefficient of expansion under the action of heat. When, for example, the briquette has a large coefficient of heat. expansion, an inert binder material may be added to prevent swelling of the briquette. This additional addition of inert binder material such as bitumen or cement (of which the oxide content is unknown) may be compensated for by other additions of '' an oxidizing agent, The increased proportion of oxidizing agent (if we compare it with
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carbon of less expansion) then serves to prevent self-coking of the briquette and also compensates for the decrease in molding pressure,
which is desirable.
As the cement already contains an oxidizing agent (and therefore is not strictly an inert binding material), it is desirable in some cases to add bitumen as a binding agent, in which circumstance, to aid in its emulsification in the process. A carrier liquid, a proportion of starch (usually only 1/2%) or other emulsifier may be added.
This emulsification also helps to avoid the decomposition of the boric acid, or the like acid oxidizing agent, during the subsequent steps of making the powdery mass into briquettes.
Emulsification is facilitated by the addition of an amount of starch which can reach up to 1 /%. Caustic soda or other emulsifying agents can be used.
Commercial hydraulic cement is an advantageous binding agent, used in proportions not exceeding 5% of the total weight of carbonaceous material. Cement is not strictly an inert binding agent since it contains acid oxide, but one can obviously take into account its acid oxide content.
The bitumen which is known under the trademark Mexphalt of 40 to 50 penetration can also be used as a binder at the same time as the cement, in proportions not exceeding 7 by weight of the total weight of carbonaceous material.
If, for example, the proportion and nature of the ingredients of a briquette mixture, and other factors such as the size of the charcoal pellet, the molding pressure,
the firing temperature and like conditions are determined in order to make a briquette satisfactory for combustion with normal draft, and if it is then desired to produce briquettes based on the same carbonaceous material but intended to burn satisfactorily in different conditions, for
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example in a slow combustion stove, or in the case of a greater thickness of fire and a greater speed of draw, the above-mentioned variable factors need to be reviewed to prevent the briquette from burning too quickly. not wishing to reduce the intensity of the temperature.
The manufacturing process can therefore be modified to adapt it to these new conditions firstly by increasing the molding pressure making the briquette denser, secondo by adding a greater proportion of bitumen or similar inert binder tending to slow the combustion, and thirdly by adding a slightly larger quantity of accelerator to restore the animation of the fire or to compensate with respect to temperature for the addition of combustion retarding agent. Instead of using bitumen as a binder, cement may be used, in which case it may not be necessary to add accelerators, as the cement chosen may contain sufficient.
If, for example again, we want to produce briquettes - intended for combustion with forced draft and made of the same carbonaceous material as that envisaged above, as we are then dealing with an even thicker fire and at an even higher air speed. larger, it may be desirable to grind the fuel until it passes through a tighter mesh screen, and to apply greater pressure during molding, and to add a greater percentage of a retarding agent, such as cement or bitumen;
but it may not then be necessary in this case to add a new percentage of oxidizing agent, given the greater air speed, existing the percentage being even, in certain cases, to be reduced. fig1 of the attached diagrams shows how the quantity of water necessary for the perfect distribution of the added matter varies with the percentage of organic matter added. "
A B represents the percentages of water added to the pulverized carbon.
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A C represents the percentages of added organic matter.
Curve D is that of a charcoal passing through a 30 mesh per linear inch screen, and 60% of the fines also pass through a 100 mesh per linear inch screen.
Curve E is that of a charcoal passing through a 30 mesh per linear inch screen, and 45% of the fines also pass through a 100 mesh per linear inch screen.
Curve F is that of a charcoal passing through a 30 mesh per linear inch screen, and 30% of the fines also passing through a 100 mesh per linear inch screen. Fig.2 of the attached drawing shows the relationship between the size of the granules of carbonaceous material and the added humidity to obtain a perfect distribution of the added binding agents, accelerators and retarders.
A B represents the percentages by weight of moisture, and
A C the size of the granules of carbonaceous material.
The amount of water needed to distribute the bond of cement or cement and bitumen is. also a factor on which depends the molding pressure applied to the carbonaceous mixture to form it into briquettes.
Since the carbonaceous material is somewhat elastic, it has been found that the constitution of the molded briquette also depends on the manner in which pressure is applied to the mass to be molded.
In the case of a rectangular briquette, it appears that the molding pressure can be applied to all six faces simultaneously or to any one or more of them at the same time, the other faces being supported by walls ri. - mold guides. fig. 3 of the attached diagrams shows the variable pressures necessary to obtain the desired hardness of the briquette in
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variable conditions of application of the molding pressure and depending on the variable nature of the binding agent employed., since it has been found that the molding pressure varies depending on whether it is used as. binding material an organic or inorganic material. / gas
In the diagram of Fig. 3, A B indicates the varying hardness supplied to the briquette.
variable pressure
A C indicates in thousands of English pounds per square inch.
In the following example, the briquette considered was two and three eighths of an inch by two inches.
Curve G is that of a strong pressure in one direction only (inorganic bond).
Curve H is that of a live pressure in two opposite directions (inorganic bond).
Curve 1 is for live pressure in three or more directions (inorganic bond).
The curve G 'is that of a pressure' alive in a direction (organic link).
Curve H is that of a live pressure in two opposite directions (organic locus).
The curve I 'is that of a living pressure in three or more directions (organic link).
A soft briquette is suitable for use in an open hearth; a friable briquette, for use in natural draft central heating appliances; hard briquette, for use in locomotive machines; a very hard briquette, for use in ovens with large forced draft.
It has also been found desirable to give a certain duration to the applied pressure, i.e. to apply the pressure for a fixed period of time, this period of maintaining the pressure varying with the hardness of the pressure. briquette manufactured.
In fig. 4 A B represents the hardness of the briquette, and
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A C represents the hold period in 60ths of a second.
The M curve is for a casting pressure of 2500 English pounds per square inch.
The curve. is that of a casting pressure of 3000 English pounds per square inch *
Curve 0 is for a casting pressure of 4000 English pounds per square inch.
Curve P is for a casting pressure of 5000 English pounds per square inch
The% curve is that of a molding pressure of 6000 English pounds per square inch.
In this example, the maintained pressure is applied in three or more directions to the briquette in the molding press. To make If you want a briquette intended for use in an open (domestic) fireplace, using reduced anthracite charcoal until it passes through a 30 mesh per linear inch screen, then this charcoal as for example, is added 30% cement, 1% bituem 40 to 50 penetration, 1/2% boric acid (or instead of boric acid
1/4% sodium chloride, 1/4% potassium chloride 1/4% barium chloride), 1/4% starch as an emulsifying agent for bitumen, 8% water for distribute the added material, as described above,
the briquette being molded at a pressure of 4000 English pounds per square inch.
With the same charcoal reduced to pass through a 30 mesh per linear inch screen, if it is desired to produce a briquette suitable for lete fired stoves, it is desirable to reduce. 2 1/2% the amount of magnet added and increase the amount of organic matter (bitumen) up to 1 1/4%.
the amount of water remaining the same as well as that of the added salts, but it is adequate to increase the molding pressure up to 5000 English pounds per square inch,
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Again with the same charcoal reduced until passing through a 30 mesh per linear inch screen, if one is to make a briquette intended for use under forced draft combustion conditions, then it is' , {it 'desirable to add 4% cement and 1 1/4% bitumen, reduce the water to 7%, leave the percentages of added salts unchanged and increase the molding pressure to 8000 English books per square inch.
However, if one takes as carbonaceous material a coal with a short flame., Secretes until passing through a sieve of 30 mesh per linear inch, and if it is necessary to produce a briquette intended for combustion in an open hearth it is then desirable to add 3% cement.
1% bitumen, 1/2% boric acid, 1/4% potassium chloride, 1/2% starch as an emulsifying agent, 8% water as a dispensing agent, and use a 6000 English pounds per square inch casting pressure.
With the same dry, short-flame carbon of similar size, if a briquette is to be made for slow combustion stoves, the same variable factors apply, except that 1/2% sodium chloride is added. instead of 1/4% potassium chloride.
If now the carbonaceous material, dry, short-flame charcoal, is to be employed in the manufacture of a satisfactory briquette under forced draft conditions, then it is desirable to add 3 1/2% cement, 1% cement. bitumen, 1/4% boric acid, 1/4% sodium chloride, 1/2% starch, 7% water as a distributing agent, and to use a molding pressure of 8000 English pounds per square inch.
If one takes coking charcoal such as Kent's, reduced to pass through a 30 mesh per linear inch screen, for making a briquette for use in an open hearth, it is desirable to add 5% cement, 1% bitumen, 3/1% boric acid, 1/5% sodium chloride, 1/5%
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starch, 8% water as a distributing agent, and apply a pressure of 7000 English pounds per square inch.
For forced draft conditions, if the same Kent charcoal is used, reduced to pass through a 30 mesh per linear inch screen, the above factors may remain the same with the exception that the pressure of molding should be brought to 9000 English pounds per square inch.
Finally taking coke reduced to, pass through a 30 mesh per linear inch screen, for making an open hearth briquette, it is desirable to add
4% cement, 1 1/2% bitumen, 3/4 / boric acid, 1/2% potassium chloride, 8 water as a distributing agent, and apply a pressure of 7000 English pounds per square inch.
With the same coke as the carbonaceous material, to make a briquette for use in a slow-comoustion stove, the same factors must be applied, however replacing the
1/2% potassium chloride to 1/4% sodium chloride; when manufactured for forced draft use, the molding pressure should be increased to 8000 English pounds per square inch.
The above instructions are given merely by way of example to illustrate how the variable factors vary according to the different species of fuel used, and it is not necessary to give specific examples for each of the different species. Where the fuel is intended for domestic use, substances capable of providing flame coloration may be added to the material prior to the mixing operation.
As examples of these substances, copper oxide or even strontium salts can be mentioned.
In the manufacture of briquettes, for example, the binding material such as cement, and if desired, the material
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colorant, is dry mixed with for example about 10% of the carbonaceous material such as coal or coke, ground. This proportion of the total mass is then immediately mixed with the remaining pulverulent carbonaceous material. The oxidizing agent, such as potassium chloride, and the added water are then preferably blown by means of a jet of dry steam into the material which is then passed through a wet mixer.
The material is then ready for the molding press which may be of any known type and is adjusted to give the desired molding pressure according to the subsequent use for which the fuel is intended, the amount of water employed, and further the grain size of the carbonaceous material,
From the moment the carrier liquid comes into contact with the carbonaceous material until the moment of the completion of the briquette molding by the press, a period of time shall not elapse beyond the initial moment of the press. cement setting or the start of chemical reactions acting on the bond, or both.
The briquettes are then taken to a drying tower or oven brought to a temperature ranging, for example, from 200 F to 350 and rarely up to 500, where they are baked for 30 to. 60 minutes depending on the volatile matter content of the briquette, and with a view to reducing this proportion of binding agents such as bitumen which are present in or are added to the molarbon, to the desired binding constituents.
It will then be preferable to acclimatize the briquettes by keeping them in reserve for a period of two to six days before their use, in order to help hardening,
Summary.
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