<Desc/Clms Page number 1>
-La présente invention se rapporte à la carbonisation du charbon et a plus particulièrement pour objet un procédé de fabri- cation de coke métallurgique de haute qualité , fournissant , simul- tanément , des produits liquides de grande valeur avec un rende- ment élevé .
Le coke métallurgique utilisé dans l'industrie est produit en abondance dans les fours à coke à récupération de sous-produits , une certaine quantité , d'importance moindre , é- tant fournie par les fours à ruche ( beehive ovens ). On sait que dans un four à récupération , de sous-produits , le coke est obte- nu par la distillation à température élevée de certaines variétés choisies de charbon gras dans une chambre close , à l'abri de l'air.
Le produit principal de cette opération est le coke métallurgique, les matières introduites étant sélectionnées - et les conditions
<Desc/Clms Page number 2>
de fonctionnement réglées - de façon à obtenir. un coke dur et po- reux , convenant particulièrement bien à l'opération de réduction du minerai de fer dans le haut-fourneau . Les produits auxiliai- res de l'opération sont le goudron de houille , le gaz de houille et l'ammoniac .
Le but à atteindre étant un coke de haute qualité , on obtient un rendement en produits liquides relativement bas par rapport à un rendement élevé en gaz . En raison des hautes tempé- ratures employées, que rend nécessaires l'utilisation d'un chauffa- ge indirect et les caractéristiques desfours , les matières vola- tiles , qui sont dégagées au débit de l'opération , sont soumises à une pyrolyse excessive , les produits finaux obtenus comprenant par conséquent , en' grande partie des produits résiduels goudron- neux .
La constitution du four à récupération et le caractère de l'opération imposent certaines conditions quant aux matières chargées et requièrent des variétés sélectionnées de charbon , qui ne gonflent et n'agglutinent pas outre mesure .. Il existe bon nombre de qualités de charbons gras qui ont l'inconvénient de gonfler ou d'agglutiner exagérément , mais qui , par ailleurs , conviennent bien à la production du coke métallurgique et d'autres produits , tels les briquettes partiellement cokéfiées .
La présente invention a trait à un procédé perfection- né destiné à produire un coke métallurgique d'excellente qualité à partir d'un charbon gras , procédé présentant une valeur écono- mique particulièrement élevée par le fait qu'il peut employer une gamme assez étendue de charbons gras et, en particulier , des char- bons. ayant de mauvaises caractéristiques de gonflement et d'agglu- tination , qui ne peuvent trouver emploi dans un four à coke à récupération .
D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront @e la description qui va suivre , qui qui donne , à @ d'exemple, un mode de réalisation préféré .
<Desc/Clms Page number 3>
Au dessin annexe : - la Fig.lA est une vae , partie en élévation et partie en coupe verticale , de l'installation de traitement préalable du charbon ; - la Fig.lB est une vue analogue des installations cou- plées avec la précédente dans lesquelles le charbon ainsi préparé est mis sous forme de briquettes et carbonisé
Suivant l'invention , et comme on le verra plus claire- ment dans la suite , le procédé permet de combiner les avantages du procédé de carbonisation à haute température , à récupération de sous-produits , et le procédé de carbonisation à basse tempéra- ture , en produisant , comme dans le four à récupération des sous- produits , une excellente qualité de coke métallurgique ,tout en assurant , comme dans le procédé à basse température connu , .un excellent rendement en goudrons primaires .
Il permet également d'ob- tenir des quantités appréciables de gaz d'une valeur combustible considérable . Le procédé suivant l'invention permet aussi de.trai- ter économiquement une gamme étendue de charbons gras , le rende- ment de son fonctionnement étant aussi bon pour les qualités ayant une faible aptitude à la cokéfaction que pour les qualités consi- dérées comme des charbons à caractéristiques de gonflement et d'ag- glomération élevées
De façon générale , suivant le procédé conforme à l'in- vention on prépare de façon spéciale le charbon en l'amenant à l'é- tat finement divisé , afin d'en modifier les caractéristiques de gonflement et -d'agglutination , tout en améliorant , par ailleurs , ses autres qualités ;
à mettre sous forme de briquettes ou en re- foulant par extrusion le charbon au moyen d'un liant perfectionné obtenu à partir d'un produit auxiliaire du procédé , et à soumet- tre ces briquettes à la distillation et à la carbonisation par contact direct avec un courant de gaz chaud recyclé , dont on a re- tiré les produits condensables dégagés initialement .
On sait depuis longtemps que l'action des agents atmos-
<Desc/Clms Page number 4>
phériques réduit le pouvoir de gonflement des charbons gras , ré- duction qu'on pourrait obtenir par une oxydation accélérée utili- sant des gaz chauffés contenant de l'oxygène ou d'autres agents d'oxydation . D'une manière générale , les procédés d'oxydation connus se rapportent à un traitement à une température relative - ment basse , pendant des périodes de temps assez longues ,par exemple à une température d'environ 150 0 pendant une période de
24 à 120 heures et plus , selon le type de charbon traité .
Ces procédés de traitement connus présentent de nombreux inconvénients, entre autres des moyens de stockage importants , nécessaires au traitement , et le caractère discontinu de l'opération . La techni- que antérieure offre de nombreuses propositions quant aux procé- dés abrégeant la durée du traitement d'oxydation , tels que ceux où l'oxydation est opérée à des pressions supérieures à la pres- sion atmosphérique, de l'ordre de 3,5 à 10kg/cm2 et à des tempé- ratures de l'ordre de 150 à 200 C , ou dans lesquels on soumet le charbon chauffé alternativement à la pression et au vide .
Liais ces procédés entraînent néanmoins la nécessité d'un-traitement prolongé de plusieurs heures et constituent essentiellement des opérations discontinues qui supposent des périodes où les éléments sont maintenus dans des réservoirs étanches sous pression , coû- teux , et de grand volume
L'invention se propose d'appliquer un nouveau. traitement le préparation du charbon . On a découvert que , en opérant en combinaison avec les techniques de mise en briquettes ou mise en forme par extrusion, on peut réaliser une amélioration de la car- bonisation d'une garnie étendue de matières , en vue de la produc- tion d'une qualité supérieure de coke métallurgique , avec un bon rendement en sous-produits de grande valeur .
Le: procédé de préparation ou de traitement préalable du charbon est basé sar le principe d'une oxydation du charbon à température élevée ,mais pendant une très brève période , suivie
<Desc/Clms Page number 5>
immédiatement d'un refroidissement rapide du charbon chauffé , pour empêcher l'oxydation . Cette préparation est essentiellement une oxydation-éclair continue de charbon sous forme de,particules fines entraînées dans un milieu gazeux oxydant , qui est de pré- férence l'air ordinaire., suivie d'un refroidissement-éclair du charbon oxydé .
Comme on le verra dans la suite , l'innovation apportée par l'invention est d'autant plus frappante queson principe de base est contraire aux indications de la technique connue . En ef- fet , l'oxydation s'effectué en présence d'une atmosphère conte- nant de l'oxygène - de l'air par exemple - dans laquelle le char- bon est chauffé à des températures jusqu'au seuil de la tempéra- ture d'allumage et au-delà . On devrait , dans ces conditions , s'attendre à une combustion complète du charbon , plutôt qu'à une oxydation contrôlée .
Néanmoins , et comme il sera expliqué plus loin , cette oxydation à haute température a lieu dans des condi- tions telles de vitesse élevée de passage et de refroidissement brusque ,que la durée d'application de la température élevée est extrêmement brève - de l'ordre d'environ 10 secondes - de sorte que , en réalité , il ne peut pas se produire d'inflammation .
Un autre facteur ou condition caractéristique nouvelle du procédé est que le charbon à l'état de particulesse trouve en suspension dans un courant d'air et est chauffé dans ce que l'on pourrait appeler une "zone plastique" , de sorte que l'oxydation réelle du charbon s'effectue en grande partie lorsque le charbon se trou- ve dans un état ou dans une condition physique spéciale ,à savoir sous la forme de particules visqueuses et plastiques ou semi-liqui- des , dispersées dans une pâte gazeuse . Ce traitement en soi , c'est-à-dire le chauffage du charbon pulvérisé dans la zone vis- queuse ou plastique , devrait normalement conduire à une agglo- mération des particules plastifiées pour former des masses de di- mensions plus grandes, ou gâteaux .
Toutefois , grâce au nouveau
<Desc/Clms Page number 6>
procédé suivant l'invention , ce traitement à température élevée .est réalisé sur des particules solides ou plastifiées du charbon se déplaçant à très grande vitesse suivant une veine étroite où elles sont maintenues pour être refroidies brusquement et ramenées rapidement de la phase plastique à la phase solide . Dans ces con- ditions , il ne se produit qu'une agglomération très réduite des particules de charbon , la grosseur des particules oxydées du charbon refroidi n'étant que légèrement supérieure à celle de la matière chargée .
Cette conservation de la grosseur désirée des particules est due , entre autres , au fait que les particules de charbon , soit sous forme solide , soit sous forme semi-fondue , constituent une phase dispersée dans un courant d'air à grande vi- tesse ; elle est également due à la période courte pendant la- quelle le cha@bon se trouve à l'état plastique et, probablement aussi , dans une large mesure à l'usure réciproque des parti- cules de charbon resolidifiées , usure qui se produit dans le courant fluide à mouvement rapide
Ce traitement de préparation présente de nombreux avanta- ges et se prête admirablement bien à une production continue de coke métallurgique .
jetant donné que ce traitement thermique pré- paratoire n'est que de durée très courte et que la durée de séjour du charbon dans l'appareil de chauffage est extrêmement brève , on obtient un débit total considérable avec une installation d'oxy'- dation relativement petite . Ce procédé d'oxydation-éclair , dans la zone plastique du charbon , et le refroidissement brusque sub- séquent supprime la nécessité d'un appareillage volumineux et coû- teux , sous pression , tel qu'on l'utilise dans les procédés connus.
Ce traitement de préparation du charbon présente égale- ment d'autres avantages spéciaux qui ont leur importance quant à
EMI6.1
la nature ria CO:;'" finalement obtenu . ,'cdxtion-éclaix permet non seulement de réduire les caractéristiques de gonflement et d'agglutination , mais aussi , avec la plupart des types de char- bon, la teneur en souffre du coke obtenu à partir du charbon o-
<Desc/Clms Page number 7>
xydé . Ce résultat tout à fait inattendu est d'une importance considérable dans la production du coke métallurgique , car comme on le sait ,la présence du souffre dans le coke est nui- sible , notamment dans l'emploi du coke comme réducteur dans les hauts-fourneaux .
Dans ces opérations , on évalue à environ 25 cents le coût de l'enlèvement d'un dixième d'un pour cent de soufre, ceprix étant représenté par le supplément de coke et de calcaire nécessaire .
Un autre avantage du traitement d'oxydation brusque réside dans l'effet qu'il exerce sur la teneur en cendres du produit final obtenu à partir du charbon traité . Lorsque le charbon est ainsi préparé suivant l'invention -, le coke obtenu a une teneur en cen- dres plus réduite que le coke produit à partir d'un charbon n'ayant pas subi le traitement préparatoire ci-dessus .
Un autre facteur non moins important'est que la température de ramollissement des cendres dans le charbon ayant subi une oxydation brusqueest sen- siblement plus élevée que celle des cendres du même charbon non oxydé ; on a calculé par exemple que la température de ramollisse- ment des cendres d'un échantillon'de charbon brut de type "Heisley" était de 1270 C, alors que le même type de charbon soumis à une oxydation brusque donnait des cendres dont la température de ra- mollissement était de 1410 C.
La raison de cette réduction de la teneur en cendres grâce à l'oxydation brusque est assez obscure et difficile à préciser . Bile peut être due à une séparation phy- sique d'un certain nombre des constituants des cendres à la suite d'un effet de criblage ayant lieu dans le courant de turbulence du charbon pulvérisé ,ou: ,à la rigueur ,à une transformation chimique de composés métallifères en une forme susceptible dedon- ner plus de dégagements . Quel que soit le mécanisme de cette ré- action , c'est à l'opération d'oxydation brusque qu'est due la réduction utile de la teneur -en cendres .
Il y a également lieu de signaler un autre eff et inex-
<Desc/Clms Page number 8>
plicable qui se produit pendant ou à cause de cette oxydation - éclair: il s'agit de l'atténuation du caractère critique du taux d'application de la chaleur dans la sone critique de chauffage des briquettes ou des produits d'extrusion dans la cornuede car- bonisation .
Cette zone critique peut être définie cornue la zone de température allant de 350 à 500 C approximativement , zone dans laquelle a lieu le ramollissement ou la fusion du charbon et dans laquelle , après dégagement des matières volatiles , la masse de charbon se solidifie à nouveau , Antérieurement , on pensait que la vitesse d'application de la chaleur à la masse de charbon dans cette zone devait être réglée très soigneusement , la. limite de sécurité étant de l'ordre de 2,5 C par minute ; si le taux d'élévation de la température dans cette zone dépassait nota- blement ce taux , les briquettes , par exemple , avaient tendance à se déformer et à adhérer l'une à l'autre , et présentaient , de plus , une perte de résistance .
On a trouvé précédemment que cet effet critique était quelque peu amoindri en formant des briquet- tes de charbon pulvérisé dont les particules étaient d'une grosseur inférieure à celle correspondant aux mailles du tamis n 20 .
!lais lorsque le charbon à partir duquel étaient faites les briquet- tes ou les produits d'extrusion était d'abord soumis au nouveau traitement d'oxydation-éclair , on a constaté que cet effet critique se trouvait diminué de façon surprenante , de telle sorte que le caractère critique de la zone n'a pas la même importance quand le charbon carbonisé est préalablement soumis à l'oxydation brus- que . On a effectué des opérations - qui seront décrites ulté- rieurement plus en détail - dans lesquelles du charbon en bri- quettes ou soas forme de produits d'extrusion , traité par oxyda- tion brusque , a été carbonisé , avec application de la chaleur dans la zone de 350 à 500 C à une vitesse de l'ordre de 5 C par minute .
On conçoit que ce fait est d'une importance primordiale , car , dans l'ancienne technique , cette lente vitesse d'applica-
<Desc/Clms Page number 9>
tion de la chaleur dans la zone plastique ou critique consti- tuait un facteur réduisant le rendement dans la cornue en charbon préformé Il y a donc là une corrélation étroite mais non'évi- dente entre les caractéristiques d'un charbon à l'état divisé , préparé par chauffage brusque à température élevée , et le traitement en cor- nue , corrélation qui n'avait pas été connue ni utilisée jus- qu'à présent .
Dans la réalisation du procédé , le charbon gras , ou des mélanges de différentes qualités choisies de charbon , sont tout d'abord séchés et pulvérisés , avant d'être soumis au traitement d'oxydation . On a constaté que la présence de la vapeur d'eau dans le gaz d'oxydation tend; à retarder quelque peu l'oxydation du charbon .Il est par conséquent préférable de sé- cher les particules de charbon jusqu'à obtenir une teneur en hu- midité libre inférieure à un pour cent .
La grosseur de la particule de charbon à traiter est assez importante , quoique non critique . On a obtenu d'ex- cellents résultats en pulvérisant le charbon de façon que l'on ait 100% de grains passant autamis n 20 (20 mesh) et au moins 90% passent au tamis n 28 . Le contrôle de la grosseur du tamis est très important , car il a une influence directe sur le trai- tement d'oxydation-éclair et sur le caractère physique et le comportement thermique des briquettes ultérieurement formées .
Si les particules de charbon sont trop grandes , il sera plus difficile le réaliser une oxydation uniforme , tout en prolongeant la durée nécessaire à une oxydation satisfaisante ; de plus , les grosses particules de charbon fournissent une contexture sableuse des briquettes brutes, ou autres éléments moulés , et entraînent une diminution de la résistance à l'abrasion de cel- les-ci .
Dans la réalisation du procédé , le charbon ou des mélanges de charbon à braiter sont déchargés à partir de trémies (non représentées) et amenés par l'intermédiaire de la canali- sation 1 , dans un appareil approprié quelconque, dans lequel
<Desc/Clms Page number 10>
le charbon est broyé et séché au degré voulu ..Ceci peut évidem- ment être réalisé de plusieurs manières , en utilisant un appa- reillage ap.nprié . Le charbon peut aussi être broyé à l'état de particules de grosseur convenant au séchage , dans un broyeur de type quelconque , par exemple à marteaux , ensuite séché dans un sécheur économique , comme un four rotatif et amené ensuite dans un pulvérisateur à soufflage d'air .
Dans l'exemple repré- senté , le charbon est pulvérisé et séché simultanément . Le charbon passe du conduit 1 dans un broyeur approprié , par exemple un broyeur à meules 2 . Tout autre broyeur peut être également employé à cet effet .
Dans cette réalisation , le charbon pulvérisé dans le broyeur 2 est recueilli dans un courant de séchage chaud par exemple-un courant de gaz chaud , venant du four 3 par la canali- sation 4 , l'écoulement de ce courant étant réglé par un regis- tre 4'. Ce four 3 peut être d'un type quelconque , mais , dans le mode de réalisation préféré , c'est-à-dire lorsqu'il s'agit d'un traitement de préparation préalable du charbon , qui est ensuite mis en forme de briquettes etc .
et carbonisé t le four le plus indiqué est un four à chauffage par gaz , le combusti- ble étant constitué par le gaz provenant du traitement de carbo- nisation , ce gaz ,comme représenté , pouvant alimenter le four , en quantités réglables , par l'intermédiaire de la canalisation d'alimentation 5 Cette canalisation comporte , de préférence, un indicateur de débit et une soupape d'alimentation à commande par thermostat , de façon à déterminer et maintenir la tempéra- ture des gaz d'échappement à la valeur désirée .
Le dispositif de pulvérisation est relié , comme indiqué , à un circuit de criblage qui comporte le conduit d'éva- cuation 6 , un dispositif séparateur de particules solides , par exemple un cyclone 7 , le conduit de remise en circuit du fluide 8, le ventilateur de cire @lation 9 et la conduite de retour 10
<Desc/Clms Page number 11>
EMI11.1
qui débouche 8..Q.¯,-'GaJ). dans 1.., broyé;,... 2 . . Le fonctionnement du dispositif de pulvérisation à soufflage d'aiv -#; évident .
Lorsque le dispositif est px co. .. par le ec;:?ß. :-- les fines r2 riea.-
EMI11.2
les de charbon - c'est-à-dire celles passant tarais .....0 20 3 ap- Droximati-P-eaient ; -. sont entraînées dans-, le courant 'le ¯as chauds T3ro-&nant dj. four et sont refoulées par le ventilateur à traders le conduit dans le cyclone Les pc-tioul 3e charbon de di- mensions pins mandes tombent tors dn ccji; /xt de oi:;onla.tlon et sont soumises à on nouveau '-oye d..ns le broyer . Sans le cyolo- ne 7 , la plupart 8 particules da 0:.1é:X;)On en suspension sont sé- parées et les gaa oh-ds , p?e?aie entiàreaent délivrés tfs parti- ecles de charbon , s-rinnent dans le eireui-s trarrer la cana- lisation C-"-'i= l'indiqua le. fio-:!-ïe 3 l'appareil de pul-'/ex'iHa- tion et de oéohae cohorte éleant rn cireur de ise l'air libre .
Celai-ei ire aanelisatioa II c .,".(J1"} (e p:;.X' une 3,.?oS 11' . # ventilâtes 12 , co.i..snd3 par aotey , cette canalisation é-bt rlie , à an tritë oondji* 13 l'être k un sapratr -sel = 1 CjC10l"ée 13 . Les solide séparés dsns le eyolone 13 sont -oyés au broyer 1;l,:.:::ver3 des cana- lisaxions app?o?ric.B 1.-- et lès az e':3Jr;;jS -le, particules solides pont é-raës hors d. sysese et sis a lithosphère par la canali- sation 15 . Fondant le fonctionnant , le venxilataar 12 , 9 O. com- mande posiire 9 enle les ja3 chaads iu circuit de circulation ..#¯##,-, d?r3 me mesure contrôlée par la soupape 11' et les décharge dans le sspa-atear 13, dans 1"'='1,1.81 les partielles de char-. bon sots réparées et renvoyée aa broyer , les d'échappement .J..J;;. 1'\'''; ",',....::;c.J-'>J--.J......u lt.ics?h3Te par la canalisation d'évaoaa-fcion -ô .
Tendant le fonctionnant , 1 citait d'évacuation est réglé :le façon a .-T..cr .n. entité de gaz al. a celle re du four ,, 1" . ,...J-, -!.P.., provenant de l'haaidits saperficiel- -;# . #, ., T..ani5 .î-, 1' de constitution du charbon .
-pTJar il -îôerît ei-iessis de palvéïisation en de sécha
<Desc/Clms Page number 12>
chage fournit un charbon pulvérisé et séché approprié au traite- ment de préparation préalable suivant;l'invention . Ainsi qu'il a été expliqué précédemment ,ce charbon, pulvérisé et séché peut également être préparé de toute autre façon convenable . Le char- bon chaud séché qui s'accumule dans les .parties inférieures du séparateur 7 est amené par la canalisation d'alimentation 16 dans un dispositif dans lequel le charbon est'".fluidifié" avant l'oxyda- tion-éclair . Le charbon retiré du séparateur 7 est évacué par la canalisation 16 dans l'accumulateur ou réservoir d'alimentation 17, lequel , à son tour ; renvoie le charbon à un dispositif de flui- dification quelconque .
Le réservoir d'alimentation 17 est de pré- férence muni d'indicateurs de niveau appropriés 18 et d'un mano- mètre (non représenté) . Le réservoir est également muni , de pré- férence , d'un tube 19 d'extraction avec soupape à commande manuel- 1@, par lequel on peut prélever du charbon pour des essais et véri- fications courants .
La "fluidisation" du charbon peut s'effectuer dans un dispositif adéquat quelconque . Dans la réalisation suivant l'invention le dispositif est constitué par une pompe classique du type " FU@KINYON ". En fonctionnement continu , le charbon pas- se du réservoir d'alimentation , par l'intermédiaire d'un obtura- teur approprié étanche à la pression par exemple un distributeur rotatif à palettes 20 , à la pompe de fluidification 21 . Le char- bon est transporté par une vis sans fin vers le côté sortie de la pompe , et pendant le trajet il est fractionné et fluidifié par l'air re@oulé dans la pompe par le compresseur 22 à travers le con- duit 23 . L'air d'alimentation dans le compresseur est de préfé- rence filtré dans le filtre 24 .
Le charbon fluidifié est refoulé pur la pompe dans le conduit de transfert 25 qui est relié à la one d'oxydation-éclair. On notera que le conduit d'admission de la pompe 23 et le conduit d'évacuation'25 comprennent , de préfé- rence , des manomètres.
Pendant les essais effectués , on a constaté que la quanti-
<Desc/Clms Page number 13>
té 'd'air nécessaire pour une aération convenable et fluidifi- cation du charbon peut varier dans certaines Huâtes . On a ob- tenu une oxydation efficace en tablant sur un rapport d'environ
8kg de charbon pour 1 kg d'air environ , des rapports plus élevés, de l'ordre d'environ 15kg par kg d'air pouvant d'ailleurs égale- ment être utilisés .
Dans le traitement d'oxydation préféré , le charma flui- difié passe sous forme de courant continu à travers un coulait? allongé étroit et est rapidement chauffé à une température élevée dans une portion de ce couloir puis refroidi immédiatement et ra- pidement dans une portion voisine dudit couloir
Comme l'indique le dessin , l'oxydation-éclair et le refroidissement-éclair peuvent avoir lieu avantageusement en fai- sant passer le charbon fluidifié par un serpentin continu..
Le charbon fluidifié est refoulé par la pompe 21 à travers le conduit de transfert 25 dans le serpentin de chauffage 26 et ensuite dans le serpentin de refroidissement 27 qui est relié au précédent- . La partie chauffante du serpentin peut être disposée , comme indiqué dans un four approprié 28 , et , de préférence , dans la zone de combustion , de façon à assurer un transfert rapide de chaleur au courant de charbon ; de préférence , le courant de charbon fluidi- fié passe à travers le four , à contre-courant par rapport à l'é- coulement des gaz de combustion .
Comme on le voit , le four 28 peut être d'un type quelconque , et il est avantageux d'avoir re- cours à un four chauffé au gaz , dont le brûleur 29 est alimenté par le gaz obtenu au cours de l'opération de carbonisation subsé- quente et alimenté par la canalisation 5' . Cette canalisation 5', comme indiqué précédemment , comporte un indicateur de débit ap- propriéet un enregistreur de température , pour permettre de con- trôler efficacement et normalement l'opération
Les gaz de fumée provenant du four sont évacués dans l'atmosphère par une cheminée 30 grâce au tirage créé par de la vapeur ou de l'eau injectée dans la cheminée par l'intermédiaire
<Desc/Clms Page number 14>
du conduit 31 commandé par une vanne ,
et d'où l'eau peut être évacuée par l'intermédiaire du conduit de décharge 32 .
Le courant fluidifié chauffé passe directement et en continu du serpentin 26 dans le serpentin de refroidissement 27 .
De préférence , le courant fluidifié monte , comme indiqué , dans le serpentin 27 et pendant ce passage est rapidement refroidi par un moyen approprié , par exemple par un jet d'eau ou autre agent de refroidissement alimenté par le conduit 32 et la tête de pulvérisa- tion 33 , par immersion dans un réservoir refroidisseur ou tout autre dispositif efficace de refroidissement .
En utilisant la technique de la pulvérisation , l'eau de refroidissement utilisée peut être recueillie dans le réservoir 34 dont elle peut être retirée par la canalisation 35 .
Le courant fluidifié refroidi de charbon oxydé passe en continu du serpentin 27 , par le conduit de transfert 36 , dans le séparateur de fluides et solides , par exemple dans le cyclone 37 ,dans lequel les particules de charbon oxydées sont séparées du gaz et de la vapeur d'eau d'entraînement , qui sont évacués dans l'atmosphère par la cheminée . Les particules de charbon refroidies et oxydées qui s'accumulent dans le séparateur 37 peuvent être re- cueillies par le conduit 39 (Fig.IB) et amenées directement dans le dispositif de fabrication de briquettes ou d'extrusion de l'ins- tallation ou , si nécessaire , tout ou partie du charbon peut être dirigé à travers la canalisation 40 dans un réservoir de stockage , d'où il peut être retiré ultérieurement en vue de sa transformation en briquettes ou en éléments façonnés par extrusion .
Le cyclone est @e préférence muni d'un conduit d'extraction-, grâce auquel on peut prélever des échantillons en vue d'essais périodiques .
Le traitement préparatoire du charbon , effectué dans l'installation décrite ci-dessus , peut mieux être compris et appré- cié en considérant un exemple de réalisation typique . On a effec- tué un grand nombre d'opérations dans une installation similaire à celle décrite , dont la capacité totale , dans la zone d'oxyda-
<Desc/Clms Page number 15>
tion , était de 13 tonnes à l'heure . Dans cet ensemble , le ser- pentin d'oxydation 26 était un tube en alliais d'acier de 185 m. de long et ayant un diamètre de 15 cm , approximativement ,' le serpentin de refroidissement relié au précédent ayant la même longueur et le même diamètre .
Dans le fonctionnement normal , la température de l'air de séchage passant dans le four 3 et dans le pulvérisateur est réglé à environ 260 C . Le four 28 fonctionne de façon à accroître la température du courant de charbon fluidifié entre 355 et 430 C mais , de préférence, entre 370 et 400 C. La pression du courant fluidifié , à la sor- tie de la pompe 21 , peut être comprise entre 1,4 et 1,8kg/cm2.
Dans ces conditions , la vitesse réelle du courant de charbon à la sortie de la pompe de fluidification varie de 360 à 600 m par minute .Avec une vitesse de cet ordre dans le serpentin d'oxyda- tion ayant les dimension ' indiquées , la durée d'application de la température sur le charbon est de seulement 10 à 15 secondes envi ron .On conçoit que , pendant le passade à travers les serpen- tins d'oxydation et de refroidissement , la pression diminuera progressivement , pour être réduite pratiquement à zéro dans le refroidisseur .
Le refroidisseur fonctionne de façon à réduire très rapidement la température jusqu'à la valeur convenable la plus basse , pour arrêter la réaction d'oxydation et refroidir le char- bon suffisamment pour en assurer une manutention ultérieure . Le courant fluide passant à travers le serpentin de refroidissement contient , comme on sait , de la vapear d'eau dégagée par l'eau de constitution et de décomposition partielle du charbon .
Le rapide refroidissement des particules de charbon, oxydé est , cornue on l'a indiqué précédemment, une caractéris- tique très importante de l'invention . Si les particules de char- bon qui sont fortement chauffées dans le serpentin 26 ne sont pas rapidement refroidies , il en résultera une trop forte oxyda-
<Desc/Clms Page number 16>
tion qui ira à l'encontre des avantages du traitement . vans le traitement décrit , le degré d'oxydation est contrôlé dans des li- mites très étroites .
Dans l'exemple spécifique donné , une 'analyse del'air sortant du générateur 37 présente une teneur en oxygène de 16%de sorte que seulement environ 5% de l'oxygène dans le courant d'air est utilisé dans l'oxydation contrôlée .
On comprendra que la nécessité de chauffer et refroi- dir 'brusquement les particules de charbon pendant une courte pério- de de temps impose certaines conditions au diamètre du serpentin , c'est-à-dire à la section transversale de la veine air-charbon qu'il s'agit de chauffer et de refroidir . On a constaté que , pour que l'opération soit industriellement pratique , les serpentins de chauffage et de refroilissement ne doivent pas avoir un diamè- tre interne inférieur à 5 cm, ni supérieur à 15 cm .
On a pu voir , d'après ce qui précède , que le pro- cédé du traitement préalable du charbon Gras, en vue de modifier ses caractéristiques de gonflant et d'agglutination , comporte essentiellement une oxydation brusque dans un courant de gaz à forte teneur d'orne , à température élevée , à la température d'alliage du charbon ou au-dessus et dans la-zone plas tique du charbon sous forme divisée , ou au dessus. Ce chauffage et cette oxydation basques sont suivis instantanément d'un refroidissement- éclair afin d'arrêter ou empêcher toute oxydation subséquente .
L'appareil représenté aux figures a été construit et adapté à ce but. Il est toutefois évident que d'autres types de constructions, ay@nt une fonction équivalente , pourront être utilisés pour la réalisation du procédé . Par exemple , bien que le mode de réali- sation représentécomporte un certain circuit de séchage et de pul- vérisation spécial , dans lequel le charbon est pulvérisé dans une atmosphère de Gaz de séchage , il va de soi que les mêmes résultats pourront être obtenus par des procédés spécifiquement différents , utilisant d'autres appareils que ceux représentés .
Par exemple , le charbon brut peut être tout d'abord concassé dans un dispositif
<Desc/Clms Page number 17>
convenable , dans un dispositif de séchage tel qu'un four de séchage rotatif et ensuite amené au broyeur de pulvérisation , qui pourra ou non comporter un dispositif de soufflage .
D'autres appareils et procédés destinés à produire un charbon à l'état di- visé entrent également dans le domaine de l'invention
Durant l'étude et les investigations relatives aux effets du traitement d1 oxydation- éclair décrit ci-dessus sur dif- férents types de charbon gras et différents mélanges de ces char- bons , il a été constaté , à de rares exceptions près , que le coke obtenu à partir d'éléments agglomérés de charbon pulvérulent , oxy- dé conformément au procédé décrit , et carbonisé comme décrit dans la suite , présentait une teneur en soufre sensiblement moindre que la teneur en soufre du coke obtenu du même charbon¯ n'ayant pas'subi d'oxydation préalable .
Il a été également déterminé que le coke obtenu à partir de charbon oxydé présentait , dans tous les cas une teneur en cendres inférieur à celle du coke obtenu par le même procédé , avec le même charbon , mais n'ayant pas subi d'oxydation préalable .
La réduction de la teneur en soufre et en cendres , men- tionnée plus haut , du coke produit à partir du charbon oxydé , est miseen évidencedans le tableau suivant. Ces résultats ont été obtenus au cours d'opérations réalisées dans une installation semi- industrielle , dans laquelle des mélanges de charbon ont été soumis à une oxydation brusque et à un refroidissement brusque , confor- mément au procédé décrit et le charbon oxydé à été mis en briquettes en utilisant un liant au goudron traité à l'acide sulfurique , conformément au brevet des Etats-Unis n 2.314.641 déposé le 2 juillet 1940 , en employant approximativement 11% de liant dans le charbon .
Les briquettes étaient carbonisées dans une cornue verticale , dans les conditions décrites dans le brevet des Etats Unis n 2.131.702 déposé le 24 octobre 1936
Les résultats du tableau I représentent l'analyse d'é- chantillons multiples de produits obtenus après une journée de
<Desc/Clms Page number 18>
EMI18.1
fonctionnement et après un Îonc tiOlli'l'o..;1E;nt de cinq jours : - 2 A 3 1 s. A U I -
Analyse de matières solides . chantillons multiples correspondant à une journée de fonction- nement . Température finale du coke : 830 0 .
EMI18.2
-Charb.brut Ch.pulv.6- Charbon Briquette Coke chant. pris oxydé brute au hasard ¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯
EMI18.3
<tb> Matières <SEP> diverses
<tb>
<tb> en <SEP> vol. <SEP> (état <SEP> sec) <SEP> 18,39 <SEP> 13,13 <SEP> 17,67 <SEP> 24,39 <SEP> 0,75
<tb>
<tb>
<tb> Carbone <SEP> fixe <SEP> 74,85 <SEP> 75,57 <SEP> 77,05 <SEP> 69,92 <SEP> 91,97
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Cendres <SEP> 6,76 <SEP> 6,10 <SEP> 5,28 <SEP> 5,69 <SEP> 7,28
<tb>
<tb>
<tb> Soufre <SEP> 1,40 <SEP> 1,23 <SEP> 0,95 <SEP> 1,31 <SEP> 1,04
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Echantillons <SEP> multiples <SEP> correspondant <SEP> à <SEP> cinq <SEP> jours <SEP> de <SEP> marche <SEP> .
<SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> ratières <SEP> diverses
<tb>
<tb> en <SEP> vol.(état <SEP> sec) <SEP> 18,41 <SEP> 18,02 <SEP> 17,50 <SEP> 24,12 <SEP> 0,89
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Carbone <SEP> fixe <SEP> 74,75 <SEP> 74,68 <SEP> 77,02 <SEP> 70,46 <SEP> 92,85
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Cendres <SEP> 6,84 <SEP> 7,30 <SEP> 5,48 <SEP> 5,42 <SEP> 6,86
<tb>
<tb>
<tb> Soufre <SEP> 1,58 <SEP> 1,65 <SEP> 1,65 <SEP> 1,26 <SEP> 1,03
<tb>
Les briquettes brutes indiquées au tableau contenaient 11% de brai de goudron comme liant , 10% environ d'acide sulfU- rique
Une étude des données énumérées au tableau ci-dessus mon- tre de façon frappante les effets du traitement d'oxydation rapi- de sur la teneur en cendres et en soufre du charbon oxydé et du coke fini .
La teneur en soufre et en cendres du charbon oxydé est nettement inférieure à celle du charbon brut et des échantillons de charbon pulvérisé Il y a également lieu de noter le fait significatif que la température de ramollissement des cendres dans le charbon oxydé est plus élevée que celle du charbon brut .
Le charbon sous forme de particules traité comme ci-des- sus , par oxydation-éclair à haute température et par refroidisse-
<Desc/Clms Page number 19>
ment éclair , plut être transformé de façon à former des éléments de forme et de grandeur déterminées , par an procédé approprié , par exemple par façonnage en forme de briquette ou par extrusion , et être ensuite carbonisé dans une cornue à marche continue , don- nant un coke métallurgique . Etant donné que les conditions opti- mum pour la transformation en briquettes du charbon pulvérulent , et pour le façonnage par, extrusion de ce charbon sont quelque peu différentes , ces procédés seront décrits séparément dans la suite .
Suivant un procédé conforme à l'invention , le charbon oxydé à l'état de particules , est retiré du conduit 39 (ou du réservoir d'emmagasinage) et amené dans un mélangeur où il est malaxé avec un liant chaud et envoyé dans une machine de fabrica- tion de briquettes 43 , de type classique quelconque . Le liant utilisé comprend une fraction de goudron lourd ou de brai , obtenu entièrement ou partiellement,par la distillation subséquente des produits dégagés pendant la carbonisation du charbon et chargés dans les réservoirs 44 et 47.de composition du liant .
Ce liant peut être modifié chimiquement par addition d'environ 8 à 15% d'acide sulfurique amené par des conduites 46 . L'acide est éner- giquement mélangé avec le liant par des palettes soumises à un mouvement d'agitation , comme indiqué , et maintenu à la tempé- rature désirée par de la vapeur agissant par l'intermédiaire du serpentin à vapeur 45 . Le liant préalablement malaxé passe du mélangeur 44 au réservoir d'alimentation 47 contenant le liant chauffé , d'ou-il est retiré en quantité voulue par le conduit 46 et amené dans le mélangeur 42 .
Le liant chaud et fluide est énergiquement mélangé avec le charbon pulvérulent dans le mélangeur 42 , en quantités suffi- santes pour produire des briquettes ayant les caractéristiques désirées de rayonnement élevé , de résistance en cours de carboni- sation et une bonne résistance à l'abrasion . Dans les conditions
<Desc/Clms Page number 20>
habituelles , 5 à 10% de ce liant sont utilises dans le mélange de fabrication des briquettes de charbon . On peut éventuellement ajouter au liant un produit anti-corrosion , par exemple du bichro- mate de potassium , afin d'empêcher une corrosion des cylindres de fabrication des briquettes .
Bien que le liant ainsi traité à l'acide soit efficace , il présente l'inconvénient de nécessiter un mélange avec de l'acide , et pose , pr conséquent , un problè- me de corrosion . Le liant utilisé , de préférence ,et qui sera décrit dans la suite , comprend un produit à base de brai , exempt d'acide , pouvant être obtenu entièrement ou partiellement à par- tir des produits de distillation obtenus pendant la carbonisation .
Le mélange de charbon et de liant , comme indiqué , est amené aux cylindres de fabrication des briquettes et les briquet- tes sont débitées par cette presse à une température comprise- nor- malement entre 40 et 95 C. Dans cette phase ,le liant est rela- tivement mou . Les briquettes chaudes passent ensuite dans un cou- loir de descente muni d'un tamis 49 et sur un transporteur 50 '.
Les produits fins passent à travers le tamis 49 sont renvoyés par un transporteur 51 au mélangeur 42 . In passant sur le transpor- teur , les briquettes chaudes sont refroidies avec un minimum de déplacement' à environ 30 à 40 C, température à laquelle elles sont suffisamment dures pour permettre une manipulation normale , c'est-à-dire leur transport au moyen d'un transporteur classique , comme le transporteur élévateur 51 , qui les amène dans la cornue de carbonisation .
Les briquettes en.excès par rapport à la quan- tité nécessaire au chargement d'une cornue peuvent être dirigées vers un réservoir de stockage temporaire ,par exemple grâceà la dérivation réalisée par le couloir ou passage 52 débouchant dans la trémie d'emmagasinage 53, d'où elles peuvent être renvoyées , si nécessaire , à travers le tiroir coulissant 54- et le conduit 55, au transporteur 51 .
Les briquettes qui doivent constituer la charge d'une cornue , descendent par gravité dans une goulotte 55 contrôlée
<Desc/Clms Page number 21>
EMI21.1
par la soupape 56 et son'.. [, l'.11-: J:..a:.; la C,)lÚl8 verticale 57 .
EMI21.2
Dans l'opération d ', ):l:r'lJ0uÍ::L;.iioll , 13 briquettes descendent de façon continue , par gravit.';
dans la cornue et du- rant cepassée ellessont en contact intime avec un courant , di- rigé en sens contraire d'an gas non-réactif , dans lequel elles sont carbonisées à la température finale d'environ 350 à 1000 C ou plus , en vue de. produira des unités carbonisées résistantes et denses , ayant une teneur désiras de matières volatiles de
EMI21.3
l'ordre de 1 à 2 . Cettu tempéx-atare finale est choisie , comme on sait , en fonction de la réactivité et de la teneur désirées en Matières volatiles du coke .
Le courant, de gaz de chauffage dans la cornue est composé, en effet , de deux courants provenant de l'opération de carboni- sation et qui ont été prélevés parmi les constituants volatils .
Un de ces courants gagnas, alimente , à travers un conduit 58 , une chambre de combustion 59 où il est chauffé par combustion partiel- le avec de l'air introduit par le conduit 60 par l'action du souf- et fleur 61 et qui pénètre dans les tuyères après cette combustion par- tielle .
Le deuxième courant de gaz comprend un gaz de refroidis- sement qui pénètre dans la partie inférieure ou de refroidissement de la cornue par le conduit 62 , en quantité voulue . Ce gaz entre directement en contact avec les briquettes carbonisées chaudes et en absorbe la chaleur , ce qui aboutit à un préchauffa- ge dudit gaz, et en montant dans la cornue , il se mélange avec le gaz pénétrant par les tuyères et les coursai, réunis montent dans la cornue . Les gaz d'échappement sont évacués de la section, supérieure de la cornue , par la canalisation principale 63 et sont traités d'une manière appropriée quelconque , qui assure l'extraction du goudron et fournit un gaz exempt de goudron recy- clé dans la cornue .
Quand on amené la cornue à la température nécessaire pour sa mise en charge , on peut utiliser le conduit d'alimenta-
<Desc/Clms Page number 22>
tion de gaz 37 , le volume et la température du gaz de tuyère im- portant peu pour cette opération de préchauffage.
Dans cette opération , le chauffage des briquettes , ou autres éléments obtenus par extrusion s'effectue graduellement, à mesure qu'elles descendent dans la cornue , par contact direct avec des quantités relativement importantes de gaz recyclés . Au cours de cette descente les éléments sont 'soumis à un gradient thermique croissant ce qui provoque un dégageaient de substances volatile:
. condensables et de gaz fixes . ..Pendant le déroulement du processus , les quantités de gaz passant par les conduits 58 et 62 et la température du gaz des tuyères sont dans un rapport tel et réglées de telle sorte , que le volume'de gaz passant vers le haut dans la cornue a une capacité thermique qui équilibre sen- siblement celle de la charge des briquettes chauffées .Pendant la descente dans la cornue , les éléments agglomérés sont soumis à des températures croissantes dans une atmosphère de gaz chaud , qui est caractérisée par une pression partielle très basse des substan- ces volatiles . Le chauffage est contrôlé de façon que son applica- tion permette d'éviter la déformation et la fissuration des éléments de charbon aggloméré .
Dans la partie inférieure de la cornue , les éléments sont soumis à la température élevée finale , de 800 à 1000 C , et ensuite refroidis par le courant de gaz de refroidis- sement et amenés sur le transporteur 64 et déchargés dans la réser- ve . Les gaz ascendants balaient les substances goudronneuses et les vapeurs légères formées , en les dirigeant à la partie supé- rieure de la cornue , en réduisant ainsi le risque d'une pyrolyse ou d'un craquage excessif de ces produits de dégagement ,
Un courant additionel de produits gazeux chauds peut être utilisé avec avantage dans la cornue .
Ce courant est alimenté à la partie supérieure de la cornue , par le conduit 65 , après un réchauffage à une température de l'ordre de 200 à 400 C. Cette chaleur du courant gazeux communiqués en grande partie aux éléments
<Desc/Clms Page number 23>
de charbon introduits , souuet ceux-ci à un chauffage préalable , en réduisant ainsi ou en empêchant la condensation du goudron à partir des vapeurs contenant du goudron ; , -;.ne telle condensation pourrait normalement avoir lieu si ces vapeurs venaient en con- tact avec des briquettes ou éléments de charbon froids .
Ce courant de gaz de balayage pénètre dans la cornue , dans le sens opposé à celui du courant de gaz principal , dirigé vers le haut , et arrête l'écoulement de ce dernier vers la partie supérieure de la cornue, ou , autrement , une condensation de goudron pourrait avoir lieu .
Les gaz chargés de vapeurs passent dans la canalisation principale descendante 63 pour atteindre un décanteur de goudron ou extracteur 65 de type convenable . De préférence , le courant de gaz sortant de la cornue est rapidement refroidi par un agent refroidisseur quelconque , par exemple de l'eau , qui est amenée dans ce courant par le conduit 67 .Cet agent de refroidissement , qui peut comprendre une couche de liquide surnageant provenant de l'extracteur 65 , peut être mis en circulation continue en le retirant de l'extracteur 65 et en le refoulant au moyen de la pom- pe 67' dans la canalisation-principale 63 . L'agent de refroidis- sement de complément est admis , en quantité réglable , par le conduit 66 .
La fraction de goudron liquide , décantée dans l'appa- reil 65 , est évacuée par le conduit 68 et refoulée par la pompe
68' à travers le conduit 69 et , aprèsun chauffage approprié , par exemple dans la cornue chauffée 70 , est utilisée , en partie dans la composition du liant , cette partie employée étant amenée de la pompe de la cornue 70 , par le conduit 71 , dans le système de formation du liant .
Le gaz , dont on a enlevé le goudron qu'il aurait pu entraîner , passe de l'extracteur 65 par la canalisation princi- pale 72 et est traité par un procédé classique quelconque , par exemple , par les tours de fractionnement 73 et 74 reliées en sé- rie , afin d'en séparer les quantités de goudron additionnel , et
<Desc/Clms Page number 24>
de séparer et condenser les constituants condensables . Le gaz séparé dans ces opérations et retiré de la tour 73 par le conduit
75 est divisé en plusieurs courants , pour servir de source de gaz de recyclage pour l'opération de carbonisation , en pessant par le conduit 5 et dans le four de chauffage du charbon . Ce gaz de recyclage peut être complété par l'introduction du gaz mis en circuit à partir d'une source externe .
Les fractions liquides séparées dans la tour de refroidissement 74 peuvent ensuite être encore traitées par des procédés classiques , afin d'en extraire certaines fractions utiles .
La cornue de carbonisation utilisée peut être d'un type quelconque et de capacité voulue . La cornue représentée comprend essentiellement un corps ou enveloppe en acier garnie de réfractaires , par. exemple de briques . Le corps en acier peut être calorifuge à 1,'extérieur avec une matière isolan- te appropriée . La forme de la! cornue peut être différente . Par exemple , dans un cas de réalisation pratique on a obtenu une pro- duction journalière de 200 tonnes dans une cornue de forme ronde , ayant un diamètre d'environ 3m.50 , et une hauteur de l'ordre d'environ 9 m ou plus .
Le produit obtenu par le procédé décrit ci-dessus , par oxydation-éclair de charbon gras à l'état pulvérulent suivie immédiatement d'un refroidissement éclair , agglomération du char- bon oxydé en éléments de forme et de dimensions déterminées , et carbonisation contrôlée de ces éléments de la façon décrite , per- met de réaliser des produits analogues au coke et de grande uti- lité . Les éléments carbonisés sont de dimensions uniformes et ont une densité voulue , leur emploi étant ainsi avantageux par exem- ple dans les hauts-fourneaux ou dans les opérations en cubilots .
Les dimensions et la forme des éléments combustibles peuvent être facilement raclées pour obtenir la perméabilité désirée ou néces- saire de la couche que les gaz doivent traverser .
La description et le fonctionnement du procédé
<Desc/Clms Page number 25>
suivant l'invention ont été faits , à titre d'exemple , en réfé- rence à un charbon conditionné sous forme de briquettes ayant subi une préparation préalable spéciale , avec un liant particulier , tel que le brai de goudron , traité à l'acide sulfurique . Une telle fabrication est particulièrement avantageuse , mais le do- maine de l'invention débordement largement cette application par- ticulière * Le traitement de préparation spéciale du charbon , par exemple , permet de modifier le charbon de telle sorte qu'il est. susceptible de s'agglomérer avec des liants d'autres types , et de permettre l'usage de techniques différentes d'agglomération du charbon .
Les recherches continuelles relatives au problème de l'agglomération des particules de charbon et de leur moulage pour constituer des éléments indépendants de résistance suffisante pour résister aux diverses conditions inhérentes à la carbonisa- tion , ont abouti à des nouvelles découvertes de grande valeur technologique . Ainsi qu'on le verra plus clairement à la lumière des explications tonnées dans la suite , il a été constaté , en- tre autres , que la résistance à l'écrasement des briquettes ou éléments forcés par extrusion , peut être considérablement accrue en incorporant certains liants solubles dans l'eau dans le mélan- ge principal de brai . On a pu établir , bien que les liants trai- tés à l'acide agissent efficacement , une addition d'acide n'est pas essentielle .
On a constaté que l'on peut assurer une agglo- mération satisfaisante du charbon à l'état de particules avec des liants au goudron de houille ou à base de brai , exempts d'a- cides , à condition d'établir et de maintenir certaines conditions.
Il a été également déterminé qu'en réglant convenablement le rap- port liant/charbon et la teneur en eau et l'aptitude au mouilla- ge par l'eau des particules de charbon ,il est possible d'obte- nir des mélanges de liant et de charbon qui peuvent être facile- ment soumis à l'extrusion pour produire des éléments moulés de très bonne résistance utile et pouvant être carbonisés dans les
<Desc/Clms Page number 26>
conditions générales indiquées précédèrent , pour donner des éléments cokéfiés résistants , durs , de forme et de densité vou-,. lues , qui donnent d'excellents résultats comme coke métallur- gique dans les opérations de réduction utilisant ce'genre de coke ,
Un facteur important dans la mise en oeuvre du procédé est le développement d'une résistance adéquate à l'écrasement des briquettes et autres éléments façonnés . On a constaté que cette résistance des éléments façonnés de charbon aggloméré et oxydé , est quelque peu limitée , mais peut être accrue en ayani recours à un certain nombre de mesuresL'expérience acquise dans l'application du procédé à permis de constater que la rup- ture de ces briquettes due à la charge supportée résulte de ce que , entre autres , en raison de l'homogénéité générale de la structure de la briquette , des plans de clivage tendent à se développer dans les éléments , ces plans ou lignes tendant , de leur côté , à former ou à faciliter les ruptures dans ces élé- ments .
Il a été constaté que cette tendance peut être sensible- ment diminuée en incorporant au mélange liant-charbon une phase hétérogène, et de préférence une phase solide pratiquement inerte.
Il se.ible que cette addition sert d'aggrégat conférant une ré- sistance considérable à l'élément aggloméré . Cet élément d'ad- dition peut par exemple comprendre une certaine quantité choisie - jusqu'à environ 25%- de fines d'anthracite , de poussier de coke , de coice auroxydé et autres substances similaire .
La résistance à l'écrasement des briquettes et autres Eléments agglomérés peut également être sensiblement améliorée en utilisant une petite quantité d'un liant soluble dans l'eau , del'ordre de 'jeux pour cent du poids du charbon . 'on tel liant soluble à l'eau peut comprendre des matières à base d'amidon ou des sabstances farineuses , de sulfite , une lessive sulfitique récupérée, des mélasses , etc . Bien que la raison de leur ac- tion ne soit entièrement comprise , on a constaté ,en fonc-
<Desc/Clms Page number 27>
tionnement , que ces substances améliorent sensiblement la ré- sistance à l'écrasement des briquettes dans lesquels elles sont incorporées .
On a également constaté que certains facteurs-varia- bles affectent.profondément la nature de mélange de liant et de charbon et les propriétés physiques des briquettes ou autres éléments moulés obtenus à partir de ce mélange . Il a été consta- té que la teneur en humidité du charbon et la proportion liant/ charbon sont de très grande importance pour la production des briquettes en ce qui concerne leur comportement subséquent dans l'opération de carbonisation . De marne , comme on l'à indiqué précédemment , le taux d'application de chaleur pendant l'opé- ration de carbonisation est d'importance majeure et est lié inti- mement aux caractéristiques et à la structure des éléments ag- glomérés .
Comme suite aux recherches approfondies relatives aux divers facteurs ou variables susceptibles d'influencer la qualité des briquettes , on a constaté que la condition optimum pour la fabrication des briquettes ayant les caractéristiques dé- sirées nécessitait un contrôle attentif d'un certain nombre de conditions .
On a trouvé que la teneur en humidité du charbon des- tiné à être traité, par extrusion était d'importancemajeure . Il a été constaté que cette teneur en humidité devait être mainte- nue dans un intervalle de 5 à 8%, et que l'on pouvait obtenir d'excellents résultats par l'introduction d'une petite quantité d'un agent mouillant efficace abaissant la tension interfaciale entre les particules de charbon et la masse du liant
Il a'été déterminé que la quantité relative de liant dans le mélange était un facteur important . On a trouvé que l'on pouvait obtenir des éléments façonnés d'excellentes qualité en utilisant un brai de goudron à point de fusion relativement bas ( 38 0) , la proportion de brai employé devant être de 12 à 15%
<Desc/Clms Page number 28>
environ du. poids du charbon .
Bien que la température à laquelle le brai est intro- duit et la température du mélange ne sont peu critiques , on a constaté dans la pratique qu'en ajoutant du brai à une tempé- rature comprise entre 162 et 177 C , et en maintenant la tem- pérature da mélange à une valeur sensiblement comprise entre 82 et 83 C, on obtient un excellent mélange et des éléments moulés d'une qualité constamment satisfaisante .
Il est bien entendu que les exemples de réalisation qui ont été donnés ne sont pas limitatifs , mais uniquement in- dicatifs .