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il Perfectionnements dansâtes procédés de traitement et de formation de combustible
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artificiel." Messieurs Herbert Eliphalet WETHERBEE
Richard, Frank GRANT et Howard, Melville HANNA.
La présente invention est relative à des per- fectionnements apportés aux procédés de trai tement et de formation de combustible artificiel, et au combustible résul- tant ainsi produit, l'objet de la présente invention con- sistant à produire un combustible au moyen de petits fragments de matières combustibles tels que: anthracite ou charbons bitumineux, lignite ou autres matières à base de carbone.
L'invention a été principalement appliquée à agglomérer divers petits fragments d'anthracite, en vue de produire un combustible, commercialement utilisable po
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des usages domestiques et autres
La présente invention n'envisage pas le mode par- ticulier d'agglomérer ou de mettre en briquettes le com- bustible, tel qu'il est pratiqué commercialement ,mais
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elle4st principalement relative à la phase préliminaire ou traitement du combustible subdivisé , par lequel une ma- tière de liaison convenable peut être appliquée d'une fa- çon expéditive et économique, aux particules combustible;..
Cette matière de liaison est ensuite transformée en coke en vue de produire un combustible qui sera satisfaisant , non seulement pour des buts de combustion même après un laps de temps considérable, mais qui sera susceptible d'- être transporté Les exigences de ces buts sont dis- tinctement différents, en ce qu'une matière de liaison of- frant la dureté pour une manipulation brutale du produit achevé, peut ne pas servir à retenir lés particules dans leur état d'union ou d'agglomération, lorsque ces parti- cules sont soumises à la combustion, et l'inverse est é- galement vrai.
Ces exigences seront le mieux satisfaites lorsque la matière de liaison se transformant en coke est renforcée par un ingrédient de liaison donnant de la du- reté , ne se prêtant pas facilement de lui même au procé- dé de cokéfaction,
La matière de liaison préférée est, par suite, d'un nature composite et elle consiste essentiellement en un agent de transport et un dérivé hydrocarboné se cokéi- fiant facilement, avec lequel on peut avantageusement as- socier un ingrédient de durcissement , ne se prêtant pas facilement de lui même au procédé de cokéfaction* Cet a- gent de liaison est par suite , facilement et économique- ment amené dans un circuit aqueux chaud ou groid,
au mo-
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yen d'un transporteur à formation de pellicule sucepti- ble de déplacer les pellicules d'humidité ou d'eau sur
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les surfaces de particule de combustible. C'est ainsi qui- une huile associée à un liant convenable de préférence de la nature composite indiquée ci-dessus, et d'une ap- plication qui autrement serait difficile sur des matie- res à base de carbone, peut être employée comme transport teur pour appliquer le liant uniformément sur le combus" tible, Le pourcentage de liant qui est nécessaire varie approximativement, de façon inverse aux dimensions des par ticules du combustible employé, on évite par suite , or- dinairement, le fin broyage du charbon,
Il y a lieu d'expliquer que l'action de cokéfaction ne doit pas de préférence affecter, de fa- çon importante,
la masse du combustible lui même, étant donné que de très basses températures sont utilisables pour la cokéfaction,étant Sonné les faibles pourcentages d'un liant convenable. Dans ces conditions le procédé de traitement par la chaleur de la matière combustible est réduit au minimum, par rapport à un procédé qui cokéi- fierait totalement ou partiellement les particules com- bustibles en même temps. Toutefois, en décrivant ici la cokéfaction du liant ,il y a lieu de comprendre qu'il y a là seulement une action de cokéfaction plus ou moins complète sur un ou plusieurs des ingrédients de ce liant ainsi qu'il sera expliqué plus loin.
L'expérience des inventeurs leur a montré qu'une quantité relativement faible de matière de liaison con- venable, uniformément répartie sur les particules du com- bustible subdivisé et en contact intime avec elles, a-
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près avoir subi l'action de cokéfaction, stffira à lier la matière combustible suivant des formes commerciales permanentes, pouvant être utilisées également pour le transport et la combustion.
En conséquence, les efforts des inventeurs ont été dirigés vers des perfectionnements
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à un procédé qui, tout d'abord;nénera le liant choisi en contact intime avec le combustible subdivisé sans encou- rir les frais nécessités par son séchage ; qui ensuite pe@- mettra d'appliquer cette matière de liaison, économique- ment, uniformément et rapidement sur les particules com- bustibles , qui enfin comprendra un chauffage à des tempe ratures modérées cokéifiant une partie ou la totalité de
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la matière de liaison en augmentant l'efficacité d'unfrana. pourcentage de cette matière , ce qui permet d'obtenir des économies importantes sur les frais nécessités par l'opération et par l'achat de la matière.
Le nombre de transporteurs et de liants associés possible est évidemment considérable, et les inventeurs n'essaieront pas ici d'en fournir une liste quelconque complète. Néanmoins, les inventeurs ont choisi quelques exemples typiques d'application de quantités variables de différentes matières de liaison à du combustible @ubdi- visé, au moyen de transporteurs ,offrant un liant à pel- licule susceptible d'être facilement cokéifié. Toutefois les inventeurs ne désirent pas que l'on puisse comprendre que l'invention soit limitée aux ingrédients, formules ou températures particulières indiqués en exposant le procédé.
Comme agent ou ingrédient de formation de pellicu- le les inventeurs préfèrent employer du kérosène com-
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marcial (65 C. ), bien que d'autres 'agents 'ou fluidi- fiants, tels que: des distillats légers provenant d'un minéral, des distillats légers de gazogène et de goudron de charbon, ou même des solvants fabriqués chimiquement peuvent être employés avantageusement.
Comme ingrédients pour la cokéfaction du liant les inventeurs emploient de préférence un résidu de la dernière phase de la distillation de pétrole, comprenant un solide plastique, collant ayant un point de fusion d'en- viron 56 C., mais en remplacement de ce résidu, les in- venteurs ont également employé avantageusement un résidu (54 C.) provenant de la distillation de goudrons de char- bon, tel qu'un sous-produit des goudrons de gazogène. Tou- tes ces matières, il y a lieu de le comprendre, sont des produits de distillation dont le traitement par la chaleur a étéarrêté un peu avant le point de cokéfaction.
Comme ingrédient d'augmentation de résistance et de non cokéfaction, les inventeurs préfèrent employer un résidu à soufflage d'air provenant de la distillation su- pra du pétrole, résidu qui est une matière solide résistan- te analogue à du caoutchouc ayant un point de fusion d'en- viron 115 C. ou en remplacement de cette matière on peut employer avantageusement un produit semblable soufflé, pro- venant d'autres sources bitumineuses.
La nature et la condition précises de la masse de combustible sont sans importance, car à la connaissance actuelle des inventeurs, des particules irrégulières de matières convenables à base de carbone sont facilement unies en mettant en pratique le procédé perfectionné.
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Toutefois, comme exemple spécifique d'une masse, de combustible excellente pour briquettes ,on peut indiquer que l'anthracite ,dans les dimensions connues
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comme : N 2 Buokyàeat . N8 3 BU k1meat et boue est employé avec des proportions égales en poids des dimen- sions indiquées .
L'agent de formation de pellicule et de liaison ,dansune proportion d'environ 6% en poids de la masse de combustible ,est appliqué/; au charbon dans un circuit d'eau chaude, jusqu'à ce que les particules de combustible soient enrobées par l'action de formation de pellicule connue,s'effectuant pendant qu'on agite modérément le combustible immergé ,l'eau chaude et le liant , ON peut employer dans ce but n'importe quel ap- pareil convenable,susceptible d'agiter le combustible immergé et le liant de formation de pellicule,dans un circuit d'eau chaude ou froide ,
L'eau en excès est ensuite enlevée dt la matiè- re combustible.est moulée en briquettes sous une pression convenable ou elle est comprimée de toute autre manière pour être mise dans des dimensions commerciales de com- bustible après cela les briquettes ou masses de combus- tible sont chauffées pendant un laps de temps d'environ 2 à 3 heures, à des températures variant entre 288 0, et.- 365 C.,ce qui produit la volatilisation du kéro- séné ou autre fondant et transporteur , aussi bien que d'une portion de la matière volatile contenue dans le liant , ceci étant suivi par une action de cokéfaction plus ou moins complète sur le résidu se cokéifiant employé comme liant,
Ii y a lieu de comprendre que le résidu souf-
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flé par l'air ,
qui ne se cokéifie pas aux températures employées ,lorsqu'il est utilisé comme liant , sert à remplir ou à occuper les minuscules espaces cellulaires du résidu codifié , augmentant par suite la résistance du produit aux fractures et évitant la structure norma- lement friable de la pellicule coékifiée .
Lorsque les briquettes ou produits de combustible sont immergés dans du benzol ou autre soldant ,ces bri- quettes ou prôduits de combustible, ayant été obtenus sui- vant le procédé indiqué ci-dessus, ils ne sont que légèrement influencés par le solvant , ce qui confirme par suite Davantage et l'importance de l'emploi d'un liant tank cokéifié ,Le produit est naturellement d'une nature permanente ne montrant aucun effet de désagré gation pendant des périodes de temps considérables;
il n'est pas friable et se brise difficilement ,tout en - brûlant sans pétiller ou se fondre aux températures des foyers produites par sa combustion,
Avant d'indiquer quelques formules typiques d'emploi de matières de transport et de liaison à cokéfaction associées, on peut expliquer que les matiè- res de liaison peuvent le plus avantageusement êpre emw résistance ployées avec un ingrédient renforcamt la/ , toutefois le liant cokéifié seul est adéquat à un grand nombre de buis .
De ce qui précède,on verra que la solution com- posite de liant à formation de pellicule comprend un solvant fluide relativement volatil et un ou plusieurs ingrédients ceptibles d'une solution facile dans le solvant ,sous des conditions convenables de mélange,
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Les ingrédients pour la solution de liant ,dans les proportions citées ci-après , eont placés dans un condenseur à reflux et sont chauffés à 175 environ, jusqu'à ce que se produise la solution et qu'on obtienne un état fluide uniforme
Les caractéristiques de liaison non appro- priées du résidu soufflé par l'air citées ci-dessus .
* ..., évidence lorsqu'il est employé seul, peuvent être mises en en employant une solution de liaison comprenant 25% de kérosène et 75% de résidu soufflé' par l'air .6% en poids de cette solution appliqués à 94% en poids du mélange d'anthracite en petits fragments Produisent un agglomérat qui a été moulé sous une pression de 1140 kilogs par 6,451 cm2 et après cela ,le produit a été chauffé pendant 3 heures à 300 C environ .
pendant le chauffage ,cet agglomérat est devenu mou et plastique dans les premières phases et une très petite action de cokéfaction s'est produite mêmê pendant les phases finales de chauffage .Bien que les briquettes ainsi produites étaient dures et cohérentes,la matière de liaison est devenue semi-fluide sous l'action de la chaleur et s'est rapidement di@sou- te en traitant les briquettes par du benzol ;
ilsuit de là que le combustible ainsi obtenu n'a pû être classé comme un produit satisfaisant D* autre part le mêmmélange d'anthracite trai- té avec une solution de liaison à formation de pellicu- le comprenant 10% de kérosène et 90% d'un résidu ayant un point de fusion d'approximativement 56 C, moulé en briquettes et traitépar. la @@aleur pendant 3 heures à 300 C environ, a donné lieu à des briquettes d'une co-
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hérence dure bien que friable .
On a reconnu que le liant à formation de pellidule était plus ou moins complètement cokéifié et qu'une très petite quantité de ce dernier était soluble dans le benzol , Le combusti- ble lui-même est évidemment insensible pratiquement aux températures relativement basses employées pour codifier le lianteet le produit combustible obtenu peut avantageu- sement être employé pour un grand nombre de buts avec en tière satisfaction,
Néanmoins, comme il est indiqué ci-dessus.
les inventeurs préfèrent employer un liant composite compre- nant à la fois le résidu supra et son produit soufflé par l'air ,à savoir un résidu ayant un point de fusion d'environ 115 C..Ces ingrédients sont mis en solution dans la proportion de 45% de chacun d'eux dans 10% de kérosène et la solution forme facilement une pellicule sur les particules de combustible du mélange d'an- thracite ou d'autres combustibles désirés à base de car- bone .Les briquettes moulées,après avoirtété chauffées environ pendant 3 heures à 30000.,ont été reconnues com- me étant dures et ésistantes, grâce aux caractéristiques composites de la matière de liaison ,
le résidu partielle* ment cokéifié étant renforcé par le résidu soufflé par l'air non cokélfié et mélangé dans le premier , (Les briquettes sont très recommandées pour un grand nombre de buts commerciaux, car elles renferment toutes les caractéristiques avantageuses des perfectionnements fais- sant l'objet de l'invention
De ce qui précède, l'importance de l'emploi d' un liant cokéif ié avec ou sans un ingrédient de durcis- sement incorporé dans le liant ,en vue d'agglomérer in-
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timément entre elles des particules de combustible,maie sans affecter de façon importante leurs condition ou structure ,est grandement démontrée par les recherches des inventeurs ,et prouvée par les exemples donnés ci-dessus ;
néanmoins,il y a lieu de comprendre que les proportions et températures indiquées à la fois par rap- port au combustible subdivisé et aux ingrédients traités par la chaleuradmettent une grande variation,sans sor- tir pour cela du cadre de l'invention.