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" perfectionnements au traitement du charbon "
Par une oxydation limitée à une température élevée) les charbons ayant une tendance à. coller lors- qu'ils sont chauffes perdant cette tendance, c'est-à-dire la tendance qu'ont leurs particules à adhérer ensemble L'un*? des caractéristiques de la présente in- vention consiste en un traitement thermique du charbon pulvérise} qui comprend le maintien du charbon en sus- pension dans un milieu gazeux de nature oxydante, et à
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une température convenant pour détruire la tendance au collage, mais insuffisante pour expulser du charbon une proportion sensible de la matière volatile carbonée,
la mise en suspension étant continu cependant une période de temps telle que les particules recueillies ne présentent plusde tendance appréciable à adhérer ensemelb
Ce traitement est utile pour produire un com- bustible en forme de poudre qui ne s'agglutine pas à une température élevée malgré qu'il soit riche en matière vo- latile.
La traitement est particulièrement avantageux comme traitement préliminaire dans le procédé de carboni- sation ou de gzéification du charbon qui comprend la des- conte du charbon pulvérisé à. travers une atmosphère de gaz chauffés ascendants, procédé dans lequel la propriété agglutinante du charbon est un inconvénient.
Une autre caractéristique de l'invention consiste conduire le traitement préliminaire en question avec des gaz qui sont de nature non oxydante, en vue de faire uubir au charbon un chauffag prealable de façon qu'il puisse entrer dans la zone de carbonisation à une tempéra- ture relativement élevée, ce qui diminue le volume de gaz ascendants nécessaire pour produira la carbonisation dans cène zone.
La façon préférée de conduire le traitement sui- vant la présente invention est celle adoptée dans ce pro- cédé, c'est-à-dire qu'on fait tomber le charbon pulvérisé dans une atmosphère de gaz chauffes ascendants.
La vue ci-jointe en élévation schématique d'une installation, représente l'invention. Le dessin montre une installation pour carboniser du combustible pulvérisé
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dans laquelle le traitement préliminaire dans des gaz de nature' oxydante est incorporé..
Le charbon venant d'un magasin ou d'un broyeur 1 est transporté dans une trémie collectrice 2, envoyé dans
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un séchoir 3s da là dans une seconde trémie collectrice 4, d'où il liiiioti 0. un pUl.Vúllui.1't'"\Ul 51 !!U10 cuna um-' trou- sième trémie collectrice ou un coffre d' raïTnaasinrmnt 6, dans lequel du charbon pulvérisé et sec est emmagasiné et d'où on l'extrait a volonté.
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De la trémie ou du coffra dl emmagasinernent 6, lE:! charbon sec pulvérisé ou finement divisé est envoyé ou t1âV'njr1r', par un ci9 L-ry i: f' nnxinw 7t C1.Lnfl la partis ru- périeure d'une zone de traitement ou de traitement préala-
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bilé 81 à l'intérieur d'une cornue ou d'une' chambra de traitement préalable ou de chauffage préalable 9. La cons- truction de l'appareil d'alimentation 7 est telle que l'ap- pareil fournit du charbon à la cornue sans permettre 1 en- 'Urée d'une quantité nuisible d'air froid ou 1'échappement,
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venu .L't,'lu()(7ka(3x'(p du fluide 6tzeux chaud fj( trouvant, Il l'intérieur de la cornue.
Le charbon pulvérisé ainsi tin- troduit tombe sous l'action de la pesanteur, avec une vitesse retardée, vers le fond ou l'espace collecteur 10 de la zona 8 de traitement préalable. Pendant ce passage,
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le charbon ou la matière équivalente est soumis a l'ac- tion d'un :r:lulll1 l:!f..iz;puJ\. chaud, tae! illouvallu ao IJ..t1.1 ou haut oit (le nature oxyûanto, co fluide étant do pr$fÔrBnoC1 de l'air et il se dépose graduellement sous la forme d'un fin produit traité, dans lequel les particules de charbon ne tendent pas à. se coller ou à adhérer ensemble;
en d'au- tres termes, dans cette zone de traitement préalable le charbon est soumis a. l'effet de l'air chaud dans des con
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ditions telles qu' il perd ses propriétés collantes ou agglutinantes,mais aussi dans des conditions telles qu'il ne perd qu'un minime pourcentage de sa teneur en hydrocar- bures 'volatils et qu'il conserve ainsi sensiblement ou pratiquement toute la teneur en matière solide et en hy- drocarbures volatils qu'il possédait initialement. Le char- ben traité ou ayant subi le traitement préalable est reti ré à volonté par le fond de la cornue 9 ou par l'espace col- lecteur 10, de préférence dans des conditions rendant im possible l'entrée, dans la cornue, d'air froid nuisible ou la fuite, de la cornue, du fluide gazeux chaud contenu dans celle-ci.
Le moyen de permettra cet enlèvement est indiqué en 11. chaleur destinée à entretenir l'opéra- tion de traitement préalable est envoyée a la partie infe rieure de la zone 8 ; le fluide gazeux s'échappe par la tuyauterie 12 avec les gaz éventuellement entraînés par lui par suite de l'opération de traitement préalable. Le produit traité est transporté d'une maniera appropriée quelconque, par exemple à travers. un transporteur fermé 13, jusqu'à, une trémie 14 alimentant un second appareil d'alimentation 15.
Ce dernier est construit de façon à débiter ou à. déverser le charbon ayant subi le traitement préalable (qui se trouve sous une forme finement divisée, contient encore de préférence une partie Importante de sa chaleur et peut encore être appelé charbon pulvérisé, bien qu'il ait été traité) dans la partie supérieure d'une zone de carbo- nisation 16, dans une cornue ou. une chambre de carbonisa- tion 17. L'appareil d'alimentation 15 est de même nature que l'appareil 7.
Le charbon ainsi distribué tombe sous l'action de la pesanteur, mais à une vitesse retardée,-vers
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la fond ou l'espace collecteur 18 de la. zone de carboni- sation 16 et il est carbonisé ou gazéifié, ou à la fois carbonisé et gazéifié, par des gaz chauds se mouvant de bas en haut de sort* qu'il sa déposa graduellement sous la forme d'un résidu fin plus ou moins carbonise. Le résidu carbonisé est extrait du fond de la corme 17 lorsqu'on le désire, sans, permettre l'entrée d'air nuisible à l'intérieur de la cornue ni permettre le départ de gaz vers l'atmosphère, ce qui serait un inconvénient aussi.
Le dispositif d'extraction est indiqué par 19 et 20 La chaleur pour entretenir l'opération de carbonisation est fournies à la partit? inférieure de la zone de- carbonisa- tion ou de distillation 16 ainsi que cela apparaîtra plus clairement dans la suite les gaz et les preduites velatils de la carbonisation passent de la cornue par la tuyauterie 20 dans un appareil approprié quelconque, indiqué en 22, pour l'épuration des gaz; de 1 à les gaz entrent dans un réservoir 23 d'où ils sont pris suivant les besoins par le tuyau 24 et les tuyaux à robinets 25 et 26 le dernier de ceux-ci aboutissant à. un brûleur 27 servant à, fournir de la chaleur à un appareil changeur de chaleur 28.
La température régnant dans la zone de carbonisa- tion 16 est beaucoup plus élevée que celle régnant dans la zone de traitement préalable 8 de sorte que le résidu carbonisé de la zone 16 contient une chaleur résiduelle considérable qui peut être utilisée avec profit dans la zone d traitement préalable 8 Suivant la construction représentée, le résidu carbonisa passe dans un refreldis seur à coke sec 29 et la chaleur du résidu carbonisé y est transmise indirectement à de l'air entrant dans le re froidisseur à coke en 30 et sortant par le tuyau 31.
si cet air est suffisamment chaud, c'est-à-dire s'il a une tem
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pérature d'environ 800 F., il est introduit directement dans la fond de la cornue y ou, en d'autres ternies, à la base de la zone de traitement préalable 8. Si toutefois l'air ainsi amené n'est pas suffis animant chaud, il est en- voyé dans un appareil échangeur de chaleur 32 qui est chauf fé d'une manière appropriée, par exemple au moyen d'un brûleur 33 recevant du gaz provenait de l'opération, ce qui chauffe l'air qui entre par le tuyau 34 et qui, après avoir été chauffé, passa par le tuyau à robinet 35 dans le tuyau aboutissant à la base de la cornue.
Les produits de combustion du brûleur 33 sortent de l'appareil écliangeur de chaleur 32 par un tuyau 36.
Si on le désire, le fluide gazeux chaud se rendant à la cornue 9 peut être fourni non seulement à la zone de traitement préalable 8. mais aussi dans un ou plusieurs es- paces 37 délimites dans et par les parois de la cornue, de telle façon que ces parois peuvent être chauffées et main tenues à la température convenable désirée, si l'on considère maintenant le système de chauf- fage de la cornue de carbonisation, le brûleur 27 fournit de la chaleur à l'appareil échangeur de chaleur 28 et les pro- duits de combustion passent dans l'atmosphère par le tuyau 38.
Le gaz pour carboniser le charbon dans la zone 16 peut être fourni à l'appareil échangeur de chaleur 28 par un tuyau 25 muni d'un orbientet lorsqu'il est réchauffé dans la mesure désirée il est envoyé par ke tuyau 39 à la par- tie inférieure de la cornue de carbonisation 17 ou, en d'au- tr es termes à la base de la zone de carb onisati on 16.
SI on le désire, du gaz chaud peut également être envoyé dans le ou les espaces 40 ménagés dans les parois de la cornue 17 et délimités par ces parois, de façon que de la chaleur puis- se ainsi être ajoutée ou fournie pour maintenir la temperon
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ture désirée ou que du gaz chaud puisse même être intre duit directement dans la zone de carbonisation 16, par exemple' par le tuyau 41
On voit donc que le charbon est soumisà un trai-
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tMJ1f4f.lt en deux phases, l'une de' ces phases s'effectuant dans une cornue de chauffage préalable ou de traitement préa- 1.1.b10 at la seconde dans la cornue (14.' carbonluatloii,
4t que la disposition est telle que la matière ayant subi le chauffage préalable passe de préférence dans la cornue de carbonisation avec une quantité Importante de la chaleur re- tenue par la matière . Il est à. remarquer que ces deux cor- nues pourraient en réalité être reunies en une seule cons-
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truction avec un compartiment de* t'f30:th\,lJff:t[!.0 1.r.lpnf.!c: .6I. dessus du compartiment de carbonisation. si on examine maintenant le procédé dans ses détails, du charbon sous une forme finement divisée est transporté ou déversé dans la zone supérieure de la cornue de traitement ou de chauffage préalable, et il tombe sous l'action de la pesanteur vers le fond de celle-ci.
Pendant son trajet de haut en uas, il rencontre des gaz oxydants
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chauds qui s'élèvent c'est-à-dire de l'air. Cet air est chauffé au préalable à, environ 800 F. , pénètre dans le fond de la cornue de traitement préalable, avec approximati- vement cotte température, s'écoule lentement vers et dans les zonas supérieures de la cornue et quitte la partie supérieure de la cornue a environ 500 F en d'autres ter-
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rIlF7 1 ta ch7.i,1"h!.ït aaEit. f1P1JwiF1, mi nn11:rF (10 Mut 'lJI1..1I:
'(.1 n, 7.' auLlc,m retardatrice des gaz montants qui ont une température moyen- ne d'environ 650 il? Le retard apporté à la chute du charbon par l'ascension de l'air esttel que les particules de char- bon sont maintenues en suspension approximativement pendant
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30 secondes ou, en d'autres tenues, pendant un temps suffisamment long pour que le charbon atteigne une tempé- rature d'environ 600 F. à 7000 F. lorsqu'il arrive au fond de la cornue et la chaleur est suffisante pour. éliminer sensiblement toute l'humidité et une petite partie? saule- ment des matières hydrocarbures volatiles du charbon et pour faire perdre à. celui-ci pratiquement toutes ses quali- tés agglutinantes.
On a observé que le charbon tombe en fines particules de dimensions un peu plus grandes' que celles sous lesquelles il a été initialement, amené ou dé- versé, at cela à cause du traitement préalable et (Le l'oxy- dation produite dans la cornue. On trouvera ci-dessous un exempta particulier d'un charbon ainsi traité dans une cornue de chauffage ou de traitement préalable :
Un charbon répondant a l'analyse suivante
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Humidité ......... 1,5 fo ) ce charbon est parfois Matière volatile appelé un charbon for- ( hydrocarbures )..34 4> ) tement volatil.
Carbone fixe ......57,5 ) (J 011 (U..'H.J 7 ) et ayant une finesse indiquée par les caractéristiques sui- vantes : 59 % passant dans un tamis de 200 mailles) gaz u il il li u 100 Il 100 % il 19 il il 4.p 100 ( Un tamis de 200 \1 11las 40 est un tamis métallique comportant 40000 ouvertures par pied carré ) a été introduit dans une cornue de chauffage préalable ayant- une zone au traitement de 50 pieds de hauteur appro ximaivemnt L'air pour le traitement du charbon a été introduit à une température d'environ 800 f pour s'é laver à travers le charbon descendant et en contact avec celui-cijusqu'à ce que l'air eut quitté la cornue à en- viron 500 F.,
après avoir transmis de la chaleur au charbon de façon que celui-ci possédas après sa chuta une tempéra-
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turc comprise approximativement entre 600 F. et 7000 F ou, en d'autres termes, que le charbon Elut été soumis à
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l'action oxydant 0 et réchauffante de 1 s,ir , une' tempéra- ture moyenne de 650 F Les particules ainsi traitées avaient subi un léger accroissement de dimensions, comme
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1p montra ICI 't,J,:bJ.(Ji..11J ci-dessous : 38 po ont passé dans un tamis de 200 lJal11f!s, 62 do 1 " " " \1 Il Il 100 Il U4, ut Il h Il u 11 Il 4q Il lOC) 1'0" si Il Il Il Il 20 Il et répondaient à l'analyse suivante :
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Humidité eE,meo.4ee. 0,0 Matières volatiles o . e n e27,0 o Carbone fixe .............65,0 Cendres ".."."""....""..." 8,0 %
Bien que les renseignements donnés ci-dessus in- diquent le type de traitement qui peut être réalisé dans cotte chambre de chauffage préalable , il est à remarquer que* le traitement et le produit résultant dépendent dans une large Mesure des caractéristiques du charbon et des effets thermiques et chimiques qui sont désirés comme
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résultats au L,e'd,.Ginxit préalable Le charbon ayant subile traitement préalable est
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de préférence transporté alors qu'il est encore chaud dans la cornue de carbonisation.
Il peut y avoir une légère perte de chaleur depuis le moment de son accumulation,
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pendant son transfert et jusqu'au moment du cila.rg0IJent dans la. cornue de carbonisation Lo ulJ,J.r'bon envoyé {1"\I)J;! 1.;1. zone aupérlauro ao lea cornue de carbonisation est déversé de façon à tomber à. travers une masse ascendante d'un gaz ou de gaz chauds,
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sur laquelle on compte pour effectuer la carbonisation dans la cornue, cette cornue de carbonisation peut avoir par exemple 50 pieds de haut et le diamètre déterminé,
et elle reçoit les gaz chauds introduits dans la zone de carbonisation dans des conditions telles que les gaz venant d'une zone ayant une température d'environ 1100 F à 1500 F à la base s'élèvent au contact du charbon qui tombe et quittant, finalement la cornue à la partie supérieure de celle-ci, avec les produits gazeux de l'opération, à une température approximative de 5500 F. à 850 F En d'au- tres termes, les particules qui tombent sont soumises à un fluide gazeux chaud ayant des températures variant ap- proximativement entre 8250 F. et 1175 F.
ou une moyenne de ces températures , soit1000 F Dans le vide il faudrait anchiffres ronds, de une à deux secondes aux particules de charbon pour tomber dans un espace de 30 à 50 pieds.
Le courant ascensionnel de fluide gazeux de 'la cornue de carbonisation retarde la chute des particules en trai- tement de telle sorte qu'en fait elles restent en suspen- sion dans le milieu gazeux à peu près pendant trente se- condes, parfois plus, parfois moins. Ceci donne à des par- ticules des dimensions indiquées le temps voulu pour s'é chauffer suffisamment pour se carboniser dans une mesure importante.
La pratiqup a montré que si on extrait du char- bon ayant les caractéristiques indiquées, comme résultat de l'opération de chauffage préalable et, si on la soumet, dans une cornue de carbonisation de la hauteur indiquée, à l'action de fluides gazeux ayant les températures indiquées on produit un résidu partiellement distillé ayant les ca- ractéristiques suivantes :
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Analyse approximative :
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Humidité .......... 0 Matières volatiles e....12 % Oarbotle fixa ., e ., e ., ., e e e " .78 0 Cendres , . * # # , , .. 0 # # 10 4 et ayant une finesse indiquée par le tableau suivant :
7 % ont passé à travers un tamis de 200 mailles 21 5 Il Il Il Il " " 100 "
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70 4 Il Il Il Il Il Il Il 40 Il à Il Il if if Il if if 10 Il
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Le rtiIJ1(lu de cette cJ.r1:)<..'HÜoc\.tlo.a n'a pas été ag- glutiné pendant l'opération et il n'a pas pris un état collant lorsqu'il a été précipitée En fait, cette matière était de nature telle que si elle avait été carbonisée
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dirctnt à l'été!,! 'brut jusqu'au degré désiré de carbo- nisation, elle aurait présenté des caractéristiques (.1glu- tlnantad .cm1sioÜ't:I qui auraient persisté jugt' ..., 1'.1!J.) de sorte qu'on aurait trouvé des blocs et des parties ag- glomérées dans le produit. Le traitement par chauffage préalable décrit plus haut a au simplement pour but qu'il a réellement atteint de remédier à cette caractéristique nuisible.
On peut produire la chaleur pour la réalisation du traitement par carbonisation en envoyant une quantité réglée d'air dans la zône inférieure de la cornue de carbonisation} par exemple, suivant le procédé qui fait l'objet d'une demande de brevet déposée en même temps que la présente ( Cas B), ou bien cette chaleur peut être obtenue ) ainsi que cela résulte du dessin, au moyen de gaz
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propre :r,11011.Pf':
t'r- qu'on obtient <?n extrayant du gaz du aOil1JI,..t de la cornue, en de refroidissant et en en extrayant les
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sous-produits ou en le lavant autrement, en réchauffant une partie du gaz extrait, au moyen d'un échangeur de cha- leur, introduisant les gaz réchauffes dans la zone infé- rieure de la cornue à des températures variant approxi- mativement entre 1100 F. et 1500 F. et continuant l'opé- ration tout en extrayant le surplus de gaz et en l'envoyant au gazomètre ou en l'utilisant autrement, suivant qu'on' peut la juger désirable. Une partie du gaz peut être uti- lisée, si on le désire, pour réchauffer l'air employé dans l'opération de traitement préalable.
Une estimation assez exacte des produits solides et gazeux fabriqués et utilises dans l'opération peut être donnée à peu près comme suit :
Pour chaque tonne de matière introduite à la partie supérieure de la cornue de carbonisation et soumise à la carbonisation au moyen d'un fluide gazeux ayant une' température moyenne de 1000 f on produit à partir du charbon environ 3500 pieds cubes de gaz ayant une puissan- ce calorifique de 800 unités thermiques anglaises par pied cube, et on utilise dans l'opération en vue du réchauffage environ 1500 pieds cubes de gaz ayant une puissance calo- rifique de 800 unités thermiques anglaises, ce qui laisse un surplus de 2000 pieds cubes du même type de gaz, par tonne de charbon traitée.
Cette quantité s'ajoute aux va-
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f!0UrO !J(I!lci:ll1sablpS ,xtr,dtHl1 nn1J1J 1.L forint cio liquides.
Dans l'appareil représenté, le gaz qui est utilisé pour effectuer l'opération de carbonisation est, comme on l'a indiqué précédemment, soumis d'abord à l'action d'un appareil approprié d'épuration, indiqué en 22, dans lequel il est débarrassé de l'huile, du goudron, etc., comme c'est
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1'lia,bitu(e dans le traitement du gaz Les gaz frais et épu- res sont divisés. Une partie se rend au gazomètre ou en un
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autre adroit d'utilisation tandis qu'une autre partie est employée dans la cornue de carbonisation après avoir passe a. travers un échangeur de chaleur 28 qui surchauffe les gaz à la température désirée d'environ 1100 F. à 1500 f Dans la cornue de carbonisation, le gaz surchauffé effectue l'opération de-carbonisation décrite précédemment.
Dans la forme' d'installation représentée, il est possible de faire passer de l'air dans le refroidisseur a
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ool,p 0*50 ou l'uohj.ngour de chaleur 2 ai tue ra, la. tune d la cornue de carbonisation) de façon que l'air absorbe une partie de la chaleur du coke et soit ainsi réchauffé dans une certaine mesure pour passer ensuite directement dans la chambre de traitement préalable 9;l'air peut aussi
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Mra envoyé! d-ina un îccrlal.,''2u' d'air ou un acluugour d(6\ cha.leur 32 destiné a. le porter à la température désirée d'environ 8000 .1]'. et do. cette source il est envoyé a la cornue de traitement préalable où il produit l'opération décrite précédemment.
-:- REVENDICATIONS
1 Un traitement thermique de charbon collant pulvérisé, qui comprend le maintien du charbon en suspension dans un milieu gazeux de nature oxydante, à une température insuffisante! pour en expulser une proportion importante de sa matière carbonée volatil, la suspension étant conti- nuée pendant une période de temps telle que les part l'eûtes recueilli eg ne présentent aucune tendance appréciable à, adhérer ensemble.