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PROCEDE ET DISPOSITIFS DE TRAITEMENT DES PRODUITS CARBONIFERES.
La présente invention se rapporte à un procédé de séparation des charbons ayant plus particulièrement pour objet l'obtention de produits à teneur faible en cendres.
Les constituants des charbons qui forment les cen- dres à la combustion ne sont pas répartis uniformément dans la masse; certains parties de celle-ci contiennent une proportion de matières @ cendreuses supérieure à la moyenne, d'autres en renferment moins. Ainsi, un charbon qui contient) en moyenne, par exemple, 12% de cendres peut être composé de parties qui renferment 2% de cendres et même moins, Le procédé, objet de l'invention permet de séparer industriellement les parties de charbon à faible teneur en
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cendres, des parties de charbon à teneur élevée, suivant ce procédé, on utilise la différence,,
de poids spécifique existant entre ces parties- pour séparer celles-ci par flottation dans une solution aqueuse dont la densité est comprise entre celles des composants.
Grâce à la présente invention, on peut obtenir du charbon propre ayant une teneur en cendres plus faible que celle des charbons triés qui ont été obtenus jus- qu'à ce jour,
Pour rendre la séparation industriellement réalisable, il est nécessaire de récupérer le sel dissous et, en outre, de le réoupérer de telle sorte qu'il se produise une di- lution aussi faible que possible.' -
La présente invention est donc caractérisée par le fait que la matière la plus légère est séparée du bain et lavée avec une masse continue et compaete d'esuoude solution faible.
Le déplacement de la liqueur adhérente peut être effectué dans une direction ascendante ou descendante; dans chacun de ces cas, le principe est le même,, Le liquide de lavage peut monter ou descendre comme une masse continue en contact avec le charbon à laver. La solution la plus concentrée ainsi déplacée est séparée à la même vitesse et, de cette façon, la solution adhérente est séparée de tous les cotés des particules de charbon avec la dilution la plus faible possible. Ainsi, il ne doit pas y avoir de pellicules brisées ou de délimitations brisées entre le liquide de lavage et le liquide déplacé et le mélange entre le liquide de lavage et le liquide déplacé se trouve réduit au minimum aux points de contact de ces deux mas- ses liquides.
La tendance que les parties les plus légères (les parties flottées) ont à s'élever détermine le triage dans une direction ascendante et, en conséquence, un déplacement
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de haut en bas de la liqueur contrecarre, cette tendance et évite ainsi un engorgement. D'autre part, la tendance que présentent les particules les plus louides (les lourds) à tomber détermine un groupement de ces particules qui che- minent,dans une direction descendante; il a 'été trouvé qu'on peut opérer de façon satisfaisante en lavant les produits lourds par un déplacement ascendant de la liqueur.
Si l'on désire séparer la liqueur des.produits légers par un déplacement ascendant, il est nécessaire d'empêcher l'en- trainement de ces produits hors du filtre ou du drain par des moyens convenables tels qu'une grille qui retient les particules solides tout en permettant l'écoulement de la liqueur. Les produits lourds peuvent être lavés par dépla- cement descendant si on le désire, quoique ceci puisse donner lieu à un rassemblement plus dense de la matière et, par conséquent, à un drainage plus lent de la mati8re.l D'autre part, les liqueurs les plus fortes sont moins diluées par les faibles quand les dernières sont superposées aux premières, c'est-à-dire avec le lavage descendant.
Le drainage ..peut être favorisé par une pression nu une succion et il peut être conseillable d'imprimer des vibrations au filtre ou ù son contenu, par exemple, en frappant sur le récipient ou en disposant un plongeur qui agit sur le contenu du récipient. L'action utile de cette vibration est due à la séparation des particules qu'elle détermine et qui permet au liquide et, probablement, aux poussières fines de passer librement entre ces particules, favorisant ainsi le drainage et réduisant le temps néces- saire pour l'opération. Des vibrations excessives doivent être évitées car elles détermineraient une diffusion de l'eau ou de la liqueur faible dans la solution forte.
Il est préférable de séparer la plus grande partie de la poussière du charbon ou du charbon fin avant le trai-
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tement par flottation, mais ce n'est pas là une chose essentielle dans le traitement du gros charbon ou des gailleteries. On préfère enlever la matière finement divisée en la faisant passer à travers un oribleur à air ou en recourant à toutes autres opérations exécutées sur du charbon sec à l'air nais, dans certains cas, on peut traiter le 'charbon brut par décantation dans un courant d'eau ascendant qui sépare les fines.
Les fines qui peuvent être présentes dans "le lourd" quant celui-ci est envoyé dans le drain et qui peuvent s'opposer'au drainage ou au lavage peuvent être séparées effectivement en envoyant un courant ascendant de liqueur à travers le lourd, avant le lavage,
Une solution de chlorure de calcium peut être uti- lisée comme liquide séparateur, mais d'autres substances. telles que du nitrate de calcium peuvent aussi'être utili- sées. La solution devrait avoir une réaction nettement al- câline.
I est désirable d'amener le charbon brut de fa- çon continue dans lebain, d'enlever la partie la plus lourde de façon continue au fond du bain et la partie la plus légère de façon continue à la partie supérieure de ce bain. Il est également désirable d'amener le charbon brut au-dessous de la surface du liquide et d'agiter le liquide au point de séparation pour faciliter la désagrégation des particules de poids spécifiques différents.
Il y a un avantage considérable à séparer la plus grande partie de la poussière capable de passer à travers un tamis de 20 mailles par centimètre dé longueur ou, du moins, à en enlever la plus grande partie possible,
Il est particulièrement désirable de ne pas avoir plus de 2% de poussière set il est préférable qu'il n'y en ait pas 1%.
Ces limites concernant la finesse et les proportions
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sont données à titre indicatif,mais, on peut ajouter que les matières qui passent à travers un tamis de 20 mailles au centimètre consistent principalement en fusain et argile finement divisé ou autres produite,
Certains de ces produits sont fortement poreux et d'autres ordinairement colloïdaux;
il a été trouvé qu'ils retardent considérablement le passage du liquide entre les particules, ce qui explique vraisemblablement l'avantage considérable obtenu par l'enlèvement des particules pré- sentant une telle finesse,
L'une des caractéristiques particulièrement impor- tante de l'invention est d'abord l'enlèvement de la poussière dans le but de faciliter la séparation de toutes les parties du charbon à faible teneur en cendres des matières minérales de densité plus grande et de diviser le charbon lui-même en charbon brillant à faible teneur en cendres et en charbon terne à haute teneur en cendres et de faciliter le drainage et le lavage des produits. Des produits pouvant contenir 2% de cendre ou moins et présentant, par suite, une pureté extraordinaire peuvent ainsi être obtenus.
Quant on traite des charbons bitumineux, il est, en outre, possible de séparer le charbon cokéifiable du charbon non ookéifiable,
Il a été trouvé que, avec des charbons dont la poussière n'a pas été entièrement enlevée avant la sépara- tion exécutée suivant le procédé, objet de l'invention, il peut être avantageux de retirer une partie de la li- queur dubain périodiquement ou de façon continue et de séparer d'elle, par filtration,les particules qui ne montent pas ou qui ne descendent pas facilement dans le bain. La liqueur claire obtenue peut être renvoyée au bain après avoir été concentrée au degré requis si cela est nécessaire.
Grâce à cette modification, le drainage et le lavage des charbons légère et lourds est facilité quelle que soit la méthode employée.
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Les dessins schématiques ci-joits, donnés à titre d'exemple,montrent un appareil destiné à la mise en oeuvre des moyens ci-dessus définis.
La fige 1 montre, partie en élévation., partie en coupe, une installation de ce genre,
La figure 2, partie 'en élévation, partie en coupe, une variante du séparateur.
Dans ces figures, les mêmes numéros de référence désignent les mêmes éléments.
1 est le récipient séparateur contenant une solu- tion de chlorure de calcium de densité convenable. Lorsque l'on traite des charbons bitumineux, pour séparer de oeux-ci les composés à haute teneur en cendres de ceux à basse, teneur en cendres, la densité de la solution peut, par exemple, être prise égale à 1,35. Cette solution est. fournie par un réservoir 2 pourvu d'un tuyau 3 avec valve ou robinet de réglage 4. Le charbon à traiter est placé dans une trémie 5 située au-dessus du récipient 1 et est envoyé à travers un canal de chute 6 dont l'extrémité inférieure se trouve en un point situé à peu près à égale distance du sommet et du fond du récipient 1.
Un arbre moteur 7 est disposé dans l'axe de ce canal, cet arbre recevant sa puissance de toute source convenable au moyen d'une roue dentée 8 ou de tout autre organe. Un trans- porteur à vis 9 est monté sur cet arbre pour conduire le charbon dans le bain; l'arbre 7 descend jusqu'à l'extré- mité inférieure du canal de chute et est pourvu de palettes 10 qui créent une agitation dans le bain au point d'in- troduction du charbon,
Les parties de charbon à faible teneur en cendres ont une densité inférieure à celle de la solution et, par conséquent, tendent à flotter; ces particules traver- sent donc la solution en s'élevant à travers oelle-oi pour.
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former à sa partie supérieure une couche 11 de consis- tanoe plue ou moins grande.
L'épaisseur de cette couche peut être réglée en réglant la vitesse d'introduction du charbon dans le bain, ainsi que la vitesse à laquelle est opéré l'enlèvement de ces charbons flottés à la partie supérieure du séparateur. Le fond du récipient 1 est incliné de manière à constituer une trémie 12 dans laquelle les charbons à haute teneur en cendres descendent et se ras- semblent ainsi que cela est indiqué en 13.
Le récipient 1 est entouré, à sa partie supérieure, par une auge 14 pourvue d'un fond incliné 15. Comme le som- met de la masse des charbons flottés se trouve au-dessus du bord du séparateur, aimsique/ cela est indiqué à droite dans la figure, ces charbons tombent dans l'auge 14 ou bien, ils peuvent être enlevés mécaniquement à la partie supérieure de la couche qu'ils forment.
Dans la figure 1, on a représenté une lame tour- nante 16 disposée au-dessus du séparateur et recevant un mouvement de rotation par tout moyen convenable, par exemple, au moyen d'un manchon adhérent au tuyau de chute ± et pourvu d'une denture hélicoïdale 16a en prise avec une vis sans fin 16b recevant son mouvement d'une source de puis- sance appropriée. Cet élément est disposé de manière à enlever la partie de la couche 11 qui forme saillie au- dessus du bord supérieur du séparateur 1 d'où le charbon propre et le chlorure de calcium adhérents à ce charbon tombent sur le fond incliné de l'auge 15 et, de là dans une cheminée ou une tour 16.
Cette .cheminée ou cette tour est terminée intérieurement par une partie conique 17 fermée par un tiroir 18; au-dessus de ce tiroir est montée une grille mobile 19 et le charbon propre envoyé dans cette tour forme unecolonne qui repose sur la grille.
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Lorsque le charbon doit être enlevé., pour récnpérer le chlorure de calcium qu'il contient, de l'eau est envoyée au sommet de la tour par un tuyau 20 muni d'un robinet distributeur 24. Un tuyau d'évacution 22 est disposé au fend de la tour 16 et oe tuyau est pourvu d'une dérivation
23 communiquant avec un récipient ou bao 24 Cette déri- vation, porte une valve 25 et, au del de la dérivation, . le tuyau 22 est muni d'une autre valve 26 Quand le ro- binet 21 est ouverte la valve 25 est aussi ouverte et la valve 26 est fermée, de sorte que le liquide qui sort à la partie inférieure de la tour s'écoule dans le bao 24.
L'eau est envoyée avec précaution à la partie supérieure de la masse de charbon propre et du chlorure de calcium qui a été entraînée par celle-ci} on laisse cette eau descendre lentement et en masse continue et. inin@@crompue en contact avec le charbon à laver. La solution de chlorure de calcium qui se trouve au fond de la tour arrive dans le bac 24 en quantité égale à la quantité d'eau qui est envoyée au sommet de la tour afin que la solution con- centrée dont le charbon est chargé;; soit déplacée par l'eau.
Il ne doit pas y avoir de solution de continuité entre l'eau de lavage et la solution concentrée déplacée. par celle-ci, laquelle doit être enlevée sur toutes les faces des particules de charbon ou elle se trouve avec une di- lution aussi faible que possible. Une ligne de démarcation relativement nette est aussi créée entre l'eau de lavage et la solution concentrée} l'eau tend à se mélanger avec la solution la plus lourde, seulement dans de très fai- bles limites. Lorsque le lavage arrive au point ou cette solution plus faible s'écoule à travers le tuyau 28, la valve 25 peut être fermée et la valve 26 ouverte pour envoyer la liqueur de concentration moindre dans le bac 28.
Lorsque l'eau commence à couler au fond de la
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tour, un robinet 29 monté sur le tuyau 30 est ouvert et l'eau de lavage'qui s'écoule à travers celui-ci est envoyée à l'égout.
Lorsque le charbon a été lavé, il peut être enlevé de la tour en ouvrant le tiroir et en déplaçant la grille. La grille peut être déplacée en introduisant un outil ou un instrument approprié à travers le fond de la tour et en l'enlevant de son support,
Au lieu de disposer des grilles 19 et 34 à la partie inférieure des tours 16 et 32, les canalisations
22 30, 36 et 37 peuvent être protégées par des grilles disposées sur le côté des cônes 17, En outre, des tuyaux d'admission ou d'évacuation protégée convenablement peuvent être montés dans la paroi des tours 16 et 32 à diverses hauteurs de celles-ci pour faciliter le drainage et le lavage ou pour des prises d'essais,
Les charbons à haute teneur en cendres ou char- bons lourds se rassemblent-'aU fond du séparateur 1 et sont envoyés,
au moyen d'un élévateur à godets 11 ou de tout autre appareil transporteur, dans un tour 32 similaire à la tour 16 L'extrémité inférieure de cette tour 32 est également pourvue d'un tiroir 33 et d'une grille 34 destinée à supporter le charbon lourd. Dans cette tour, la solution de chloruré de calcium est enlevée par dépla- cement ascendant, A cet effet, l'eau de lavage est envoyée au fond de la tour par un tuyau 36 pourvu d'une valve distributrice 36. Le principe de cette opération est sem- blable à celui utilisé pour déterminer, par un mouvement de haut en bas, la séparation de la solution qui adhère aux charbons flottés.
La solution de chlorure de calcium est enlevée à la partie supérieure de la tour par un tuyau 37 à travers lequel elle s'échappe en quantité égale à celle d'eau introduite afin que le mélange, entre cette
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solution et l'eau soit réduite au minimum au point de contact de cette eau et de la solution concentrée.
Durant ce déplacement ascendant, la ligne de démarcation entre l'eau et la solution n'est pas aussi nette que dans le déplacement descendant exécuté dans la tour 16 et un volume plus grand de solution faible en résulte,
Le tuyau 37 est pourvu d'une dérivation 39, elle-même munie d'une valve de contrôle 40 et au delà de cette dérivation se trouve une autre valve de oontrole 41 Durant la première partie du lavage, la solution forte doit être enlevée au sommet de la tour 32, la valve 40 est formée et la valve 41 ouverte, de sorte que la solution concentrée est conduite par le tuyau 37 dans le bac 24,
Lorsque la solution diluée commence à passer dans le tuyau 37 la valve 41 est fermée et la valve 40 est ouverte pour que la solution diluée soit dirigée dans le bac' 28.
Lorsque l'eau atteint le sommet de la tour, les deux valves 40 et 41 sont fermées et une valve 42 montée sur un tuyau 43 est ouverte pour permettre l'évacuation de l'eau de lavage.
La fig. 13 montre une variante suivant laquelle le charbon à traiter est envoyé à traders 'lime trémie 5 dans un tuyau de chute 6 disposé sur le coté du récipient séparateur 1 un transporteur à vis 9 étant nonté dans le tuyau 6, L'agitation du bac au point d'introduction du charbon est obtenue au moyen d'un jet liquide fourni par un tube 56 sur lequel est monté une valve distributrice 57, Dans ce cas, le récipient séparateur 1 peut avoir une section carrée ou rectangulaire et le charbon flotte 11 est enlevé à la partie supérieure de ce récipient au moyen d'un râcl;
oir 58 monté sur une courroie ou une bande sans fin 59 qui est actionnée au moyen d'une roue 80
Le charbon flotté peut ainsi être enlevé auto-
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manquement et de façon continue et conduit sur le plan incline 15 qui le dirige vers la tour de drainage.
Le bac 24 est relié à une soupape 44 par un tuyau 45 pourvu d'une valve de oontrole 46, Le bac 28 communique avec le tuyau 46 par une dérivation 47 pourvue d'une valve de contrôle 48. Du coté du refoulement, la pompe 44 est reliée au réservoir d'alimentation 2 par un tuyau 49, de telle sorte que le chlorure de calcium en solution riche ou concentrée peut être envoyé directement du bac 24 au bac d'alimentation Le tuyau 49 est pourvu d'une dérivation 50 avec valve de contrôle 51 et, par cette dérivation, la solution plus faible contenue dans le bac 28 est envoyée à un concentrateur avant d'être ramenée dans le réservoir d'alimentation 2.
La solution forte peut aussi être envoyée au concentrateur à travers le tyyau 50, si sa concentration l'exige. Le réser- . voir d'alimentation 2 est pourvu d'un tuyau d'alimentation 52 avec valve de contrôle 53 servant à l'amener d'une solu- tion fraîche de ohlorure de calcium. Le réservoir principal peut être pourvu d'un tuyau 54 avec valve 55 à travers laquelle une partie du liquide formant le bain séparateur peut être enlevée pour filtration.
La méthode de séparation du charbon à basse teneur en cendres des produits à haute teneur en cendres est évi- dente après la description qui vient d'être donnée. Le charbon est flotté et envoyé dans la tour 16 où la solution de chlo- rure de calcium qui adhère à ce charbon est séparée de celui- ci de la manière ci-dessus décrite. La solution de chlorure de calcium est également séparée des charbons précipités et récupérés dans la tour 32; il a été trouvé que, en pré- tique, la perte de chlorure de calcium est inférieure à 1% en poids du charbon traité; cette perte faible rend le procédé pratiquement industriel pour l'obtention de ohar-
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triés à faible teneur en cendres;
l'alcalinité de la solution de chlorure de calcium peut être conservée en ajoutant la quantité nécessaire de chaux à la solution dans le concentrateur ou dans le réservoir où cette solution est emmagasinée,
Le procédé peut être exécuté de façon intermittente ou continue. Quant on l'exécute de façon continue, on dispose une série de tours 16 et celles-ci sont réunies successivement au bain pour le chargement. Lorsqu'une tour a été remplie, elle est lavée et drainée et, pendant ce temps, les autres tours sont en cours de chargement.
Le liquide"peut être filtré à des intervalles déterminés pour séparer toutes les fines qui restent suspendues en réparant une partie du liquide à travers le tuyau 64 et en l'envoyant à un filtre. Le drainage peut être favorisé dans les tours 16 et 32 en exerçant une pression ou une succion. Toutes les tours peuvent, après chargement, être fermées à leurs sommets au moyen de couvercles appropriés.
La densité de la solution de chlorure de calcium est choisie suivant la nature du charbon à traiter et le degré de pureté que l'on désire obtenir. Dans le cas d'anthracite WELSH, un bain de densité 1,4 donne un produit qui ne contient pas plus de 2% de cendres.
Dans le lavage du charbon,, les liqueurs faibles de densités décroissantes peuvent d'abord être utilisées pour déplacer la/liqueur forte et finalement la liqueur faible peut être déplacée par de l'eau. La liquer forte , la liqueur faible et l'eau peuvent être évacuées séparé- ment par des orifices d'évacuation appropriés disposés sur le drain.
Dans la description ci-dessus donnée, il a été supposé que l'on utilise une solution de chlorure de cal- oium; d'autres substances peuvent être employées et il a
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été trouvé que, dans certains cas, du nitrate de calcium est particulièrement approprié et que des solutions de densité plus élevées peuvent être utilisées.
Ainsi, il est possible de traiter les charbons lourde précipités par le procédé précédent pour trier ul- térieurement ces constituants de différentes densités au moyen d'une solution de densité plus forte. De même, le charbon flotté obtenu dans les opérations ci-dessus décrites peut aussi .être traité en vue du triage à l'aide d'une solution de densité moindre.
Les charbons propres ou charbons flottés obtenus de la manière ci-dessus décrite conviennent spécialement à la fabrication des briquettes combustibles de qualité supérieure, S'il est nécessaire de sécher le charbon flotté, celui-ci peut être lavé defaçon continueet séché de façon continue sans interruption. La matière, après séchage par la chaleur peut alors ,être traitée avec un liant aggloméré et mise sous forme de briquettes, sans refroidissement in- termédiaire.
Suivant une autre modification de l'invention, le lavage peut être incomplet ou après avoir lavé des quantités prédéterminées de substances inorgani- ques en solution, une solution colloïdale ou suspension très fine peut être ajoutée afin qu'elle agisse comme cata- lyseur pendant la carbonisation subséquente, la oombustion, l'hydrogénation ou toute autre utilisation et l'invention englobe la fabrication de coke ou de semi-coke à l'aide d'un produit préparé à faible teneur en cendres contenant une quantité prédéterminée de substances utilisées pour augmenter la densité du bain ou de toute autre substance ajoutée ou le produit formé à l'aide de ces substances.
Du chlorure de calcium ou tout/autre catalyseur tel que du chlorure ferrique ou du sulfate ferreu peuvent
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être ajoutés en déplaçant- la dernière partie de' la liqueur adhérente' avec la masse d'une solution, une solution ou suspension colloïdale du catalyseur de concentration telle que les pellicules laissées sur la surface, après drainage renfermant le catalysur dans une proportion prédéterminée par rapport au oharbon travaillé.
Le charbon :Motté peut être utilisé pour des procédés d'hydrogénation à haute près- sion, que des catalyseurs soient ajoutés ou non,
La matière brute utilisée dans le procédé de flottation est, de préférence, constituée par un produit dans lequel la distribution des cendres est telle qu'une partie de ces produits contenant la majeure partie des substances formant les cendres puisse être séparée, tandis quiune autre partie importante donnant peu de cendres est mise de coté. En d'autres termes, il est préférable de trai- ter une matière brute dont une grande partie @@@@@ est sarantérisée par un très faible pourcentage en substances donnant lieu à des cendres.
Cependant, il doit être bien entendu que l'invention est applicable à des charbons et produits carbonifères de toutes sortes qui ne sont pas ho- mogènes au point de vue de la densité et qui sont formés de partiesayant une densité moyenne relativement élevée et d'autres parties de densité moyenne moindre. Ainsi, comme cela a été dit, certains charbons bitumineux peuvent être séparés en produits particulièrement aptes à la fabrication du coke et en d'autres produits présentant cette propriété à un degré, nettement moindre.