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Procédé perfectionné de carbonisation du charbon à basse température.
Cette invention a trait à la cokéfaction des matières carbonées telles que le charbon de terre et concerne plus particulièrement la fabrication du coke à basse température.
On sait que ce coke possède de nombreux avantages comme combustible dans certaines installations en,dehors même des grosses économies qu'on peut réaliser en tirant parti des constituants volatils qui se dégagent au cours de la cokéfaction. On,sait, en outre, que ce coke ainsi produit
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à basse température possède divers avantages par rapport au ooke ordinaire qui est produit à haute température.
Divers procédés de cokéfaction du charbon à basse température aveo utilisation de cornues ou tambours rota- tifs ont été imaginés, et un certain nombre d'installations d'essais ont été construites mais, à la connaissance du demandeur, elles n'ont pas donné de résultats vraiment satis- faisants surtout par suite de l'agglutination du charbon sous la forme de tourteaux ou de saumons dans les cornues ou tambours utilisés. Divers appareils imaginés comportent un tambour pouvant tourner à faible vitesse dans lequel le charbon circule tout en subissant l'action de la ohaleur.
La difficulté à laquelle on s'est toujours heurté c'est que le oharbon adhère à la paroi intérieure du tambour et finit par l'engorger en s'accumulant peu à peu. En vue de parer à ce risque, on a expérimenté divers dispositifs racleurs ou nettoyeurs mais sans grand succès car ces dispositifs s'engorgent à leur tour.
Les difficultés qu'on éprouve à ookéfier les matières carbonées"à basse température" ainsi qu'on vient de l'in- diquer se manifestent en particulier lorsque le charbon traité est bitumineux. Aussi le présent procédé bien qu'ap- plicable de façon générale à n'importe quel type de matière carbonée est-il éminemment approprié au traitement en cornues de matières oollantes ou gommeuses comme le sont la plupart des charbons bitumineux après qu'ils ont été chauffés.
Des expériences faites notamment à propos de la cons- truction de diverses installations de cokéfaction ont permis de constater qu'en actionnant un tambour par rapport à un
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axe sensiblement horizontal à une température convenable et à une vitesse de rotation sensiblement supérieure à celles qu'on a employées jusqu'ici, la tendance que manifeste le charbon à adhérer aux parois latérales du tambour peut être entièrement supprimée.
Grâce au présent procédé, les par- tioules de charbon en cours de traitement thermique qui se trouvent dans le tambour s'agglutinent et donnent naissance à un noyau de matière cokéfiée qui s'étend sur une longueur représentant approximativement la longueur interne du tam- bour, et comme ce dernier est animé d'un mouvement de ro- tation, le noyau en question qui affecte une forme sensi- blement cylindrique mais de diamètre notablement inférieur au diamètre du tambour roule deci delà en recueillant effectivement toute parcelle de matière qui tend à adhérer aux parois du tambour. Ce noyau est extrêmement poreux ce qui permet à la chaleur de le traverser rapidement et complètement.
En vue d'évaouer hors du tambour la matière cokéfiée, son fond inférieur est pourvu de perforations et d'organes d'attrition affectant de préférenoe la forme de boulets ou marteaux broyeurs. Le tambour n'est que faiblement in- cliné par rapport à l'horizontale mais cela suffit pour obliger le noyau de matière cokéfiée à se mouvoir vers son fond inférieur. Le bas du noyau heurte ainsi les organes de broyage et se trouve concassé en morceaux qui tombent à travers les perforations du tambour jusque dans une trémie ad hoc qui les/recueille.
Au fur et à mesure que la cokéfaction se poursuit, le charbon frais qui est introduit de .façon continue dans l'en- bouchure supérieure du tambour s'accumule sur l'extrémité
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supérieure du noyau central de la matière en cours de coké- faction qui dégage ses constituants volatils. Ainsi donc le noyau central s'accroit continuellement à son extrémité supérieure tandis qu'il est constamment rogné par broyage à son extrémité inférieure. L'opération peut être poursuivie indéfiniment.
La présence du noyau qui recueille les mor- oeaux éparpillés de matière collante tout en brinquebalant par suite de sa rotation dans le tambour surmonte la tendance de la matière à adhérer aux parois latérales, de sorte qu'il n'y a plus aucune difficultés à maintenir à tout moment l'appareil en bon état de marche. En outre, comme la paroi latérale de la cornue ou du tambour est constamment mainte- nue propre, le rendement thermique par transfert de chaleur de l'appareil demeure élevé. Enfin, la suppression de tout dispositif de raclage mécanique diminue la consommation de force motrice.
Le produit résultant de la mise en pratique du présent procédé est un coke doté de propriétés extrêmement désira- bles. On peut, en effet, le faire brûler aveo succès avec ou sans courant d'air refoulé dans tous les types de four capa- bles de brûler des combustibles sous la forme de morceaux ou de poussier. En outre, il donne naissance à une cendre pulvérulente légère et ne manifeste aucune tendance appa- rente à la production de mâchefer ; il s'enflamme très faci- lement et est relativement mou et friable. Aussi peut-il être réduit en poudre en vue de son utilisation dans les foyers alimentés aux combustibles pulvérisés.
Divers autres avantages du procédé en question découle- ront d'ailleurs de la suite de cette description et de l'examen du dessin annexé qui montre, à titre d'exemple de
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réalisation industrielle de l'invention, un appareil per- mettant de mettre en pratique ce procédé.
La figure 1 est une vue en coupe longitudinale fragmen- taire d'un four de cokéfaction établi conformément à l'in- vention.
La figure 2 est une vue en section droite verticale à plus grande échelle du tambour de cokéfaction montrant le noyau qui s'y trouve.
Le massif 1 établi, de préférence, en maçonnerie est étudié pour ménager une chambre à feu 2 comportant des ouver- tures 3 dans ses parois terminales 4 et 5. Ces parois sont pourvues de tasseaux qui supportent des galets de portée 6 et 7 adjacents aux parties inférieures de ces ouvertures.
Le tambour rotatif 8 peut mesurer, dans la pratique, des dimensions diverses, depuis 50 cm. jusqu'à 75 cm. de diamètre.
Le tambour 8 est disposé à peu près horizontalement dans la chambre à feu 2 ; sesextrémités opposées passent librement par les ouvertures 3 pour porter sur les galets 6 et 7 formant coussinets ; il est exempt d'obstacles in- ternes. Une des extrémités de ce tambour 8 est obturée par un fond rapporté 9 pourvu d'un conduit 10 débouchant dans le tambour mais autour duquel celui-ci peut tourner. Ce conduit est surmonté d'une trémie 11 qui débouche dedans et il est garni intérieurement d'une vis transporteuse rotative 12 entrainée de toute manière convenable, par exemple par un moteur 13 par'l'intermédiaire d'un engrenage 14.
. Dans la pratique, le charbon a été amené de façon con- tinue selon un débit horaire de 225 Kg. environ dans un appareil d'expérimentation comportant un tambour dont la
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région chauffée représentait approximativement 3m, 3 de longueur et 50 cm. de diamètre,. Cet appareil avait une capacité trois fois plus grande environ que la capacité normalisée des appareils types utilisant des températures bien supérieures. Le type de charbon utilisé dans cet appa- reil d'expérimentation était du charbon bitumineux tout venant tel que l'utilisent la plupart des installations productrices de coke, les installations de force motrice, les fours à ciment, eto. dans les régions du centre et de l'Est des Etats Unis et du centre du Canada.
Un hérisson 15 porté par l'extrémité supérieure du tam- bour 8 est actionné par une source de force motrice conve- nable telle qu'un moteur électrique 16 par une chaîne sans fin 17. Dans la pratique, le tambour tournait à une vitesse de 15 tours à la minute environ.
L'extrémité inférieure du tambour 8 pénètre dans une chambre d'évacuation 18 et est peroée d'orifices 19 ; elle est fermée hermétiquement par un fond rapporté étanohe 20.
Des organes d'attrition tels que des boulets ou des mateaux
21 sont logés dans cette extrémité du tambour en vue de concasser le noyau 29 de matière ookéfiée en morceaux assez petits pour pouvoir tomber à travers les orifices 19 jusque dans la chambre d'évacuation 18 à la base de laquelle est placée une trémie 22 dont les parois convergentes sont rac- cordées à un conduit de départ 23. Un autre conduit de départ
24 relié au sommet de la chambre d'évaouation 18 permet l'acheminement des produits de la distillation vers n'im- porte quel appareil convenant à la récupération des sous- produits.
Dans la pratique, le tambour est maintenu'! une tempé-
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rature comprise entre 480 C. et 700 C. environ au moyen de toute source de chaleur extérieure convenable telle qu'une rampe de brûleurs 25 disposés directement au-dessous du tambour 8 et séparés par des carneaux 26 à aspiration ascen- dante et par d'autres oarneaux 27 à aspiration descendante propres à obliger les gaz de combustions à contourner le tambour en le ohauffant avec le maximum d'efficacité.
En fonctionnement, la matière carbonée 28 (du charbon ou de la houille par exemple) est amenée par la vis transporteu- se 12 depuis la trémie 11 jusque dans la région terminale du tambour 8 qui tourne à la vitesse convenable et est exposé à la température appropriée. IL en résulte que le noyau 29 prend naissance et que toute tendance à l'adhérence du oharbon contre la paroi interne du tambour est vaincue.
La matière oarbonée s'agglutine et forme un noyau central constitué par une matière progressivement cokéfiée dont la longueur approche de la longueur interne du tambour. Ce noyau est concassé à l'extrémité de sortie (inférieure) du tambour 8 par les boulets ou marteaux 21, et les morceaux de ' coke résultant de ce oonoassage tombent par les orifices 19 et tombent dans la trémie 22 pour s'échapper par le conduit de départ 23.
Les matières volatiles peuvent être traitées dans un appareil quelconque, et le coke peut être utilisé sous la forme même qu'il présente à sa sortie de l'appareil, ou broyé pour servir de combustible pulvérisé, ou encore aggloméré en briquettes.
Le tableau suivant donne l'analyse d'un charbon ayant été ookéfié avec succès, ainsi que l'analyse du coke fabriqué par ce procédé.
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Analyse
EMI8.1
<tb> Charbon <SEP> . <SEP> Coke
<tb>
<tb> Humidité <SEP> 1,49 <SEP> % <SEP> 0,50 <SEP>
<tb>
<tb> ,Matières <SEP> volatiles <SEP> 35,78 <SEP> 9,52 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> Carbone <SEP> fixé <SEP> 54,92 <SEP> % <SEP> 79,48 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> Cendres <SEP> 7,81 <SEP> % <SEP> 10,50 <SEP> % <SEP>
<tb>
On voit immédiatement que le procédé, objet de l'inven- tion, constitue un notable perfectionnement en matière de, cokéfaction. Les détails de réalisation industriels qui ont été indiqués ne sont, bien entendu, aucunement limitatifs, diverses modifications pouvant 8tre apportées sans sortir du domaine de l'invention.
REVENDICATIFS
1. Procédé de carbonisation de matières solides carbo- nisables dans une cornue, consistant à amener la matière dans cette cornue, à la chauffer à une température telle et à la faire mouvoir par rapport à la matière à une vitesse telle que cette matière soit carbonisée et forme un noyau de matière cokéfiée et adhérente se cokéfiant progressive- ment et s'étendant dans une notable portion de la longueur de la cornue mais indépendante de sa paroi.