<Desc/Clms Page number 1>
Procédé pour la fabrication de pièces moulées en charbon de 'bois.
On a déjà essayé de fabriquer des masses pouvant , être travaillées par pressage et des pièces moulées au moyen de charbon de bois en utilisant des liants goudronneux, par exemple du goudron de bois, Or, tous ces produits connus ou bien ne donnent pas satisfaction sous le rapport de leurs propriétés mécaniques ou de leur manière de se comporter à la cuisson, ou bien le prix de fabrication en est trop éle- vé.
L'invention a pour objet un procédé permettant de fabriquer avec du charbon de bois des pièces moulées possédant une grande résistance à la compression. Ce qui convient parfaitement pour le briquettage, ce sont des charbons de bois qui sont fabriqués conformément au procédé
<Desc/Clms Page number 2>
employant le fourneau à cuve avec circulation de gaz de balayage à une température de 400 environ, attendu que ces charbons ne perdent plus de leur volume et que le charbon, du fait qu'il est léché par du gaz en circulation lequel renferme des quantités abondamtes de vapeur d'eau, se trouve légèrement activé, ce qui détermine une absorption et une résinification rapides du goudron ajouté à titre de liant.
Il s'ensuit que les pièces moulées présentent une résistance ou solidité suffisante, même avant la cuisson.
On a été surpris de constater que l'on pouvait fabriquer avec du charbon de bois des briquettes d'une excellente qualité, même en employant de légères quantités de goudron de bois, en pétrissant du charbon de bois broyé avec du goudron de bois jusqu'à ce que l'élasticité du mélange soit essentiellement anéantie, après quoi on comprime la masse ou pâte ainsi obtenue en laissant, le cas échéant, une pause entre les deux opérations. Contrairement à ce qui se produit avec d'autres produits utilisés pour la fabrication des briquettes, le charbon de bois broyé est également élastique, ce qui est attribuable essentiellement à sa structure poreuse.
Cette élasticité se trouve diminuée, dans le présent cas, par le remplissage des pores et aussi par l'effet collant ou agglutinant du liant employé, des phases colloïdales ou la collaboration des substances qui se forment au cours de l'opération, à un point tel que la pièce moulée ne peut plus se désagréger après que la pression utilisée pour la compression a cessé de s'exercer. On obtient ainsi des pièces moulées d'un poids spécifique élevé. La résistance à la compression des briquettes fabriquées conformément au présent procédé comporte aussi bien dans la direction axiale que dans le sens perpendiculaire à la direction axiale, bien plus de 60 kgs, par exemple 100 kgs. par centimètre carré.
<Desc/Clms Page number 3>
Le procédé selon l'invention doit nécessairement varier, sur différents points, avec les différentes sortes . de charbon employées, suivant la nature du charbon que l'on veut mettre en briquettes, comme par exemple le diamètre des pores.
On peut fabriquer d'une façon surprenante, comme cela a déjà été dit, même en n'employant que de faibles quantités de substances goudronneuses, d'excellentes briquettes, et il y a lieu de signaler ici que les quantités de goudron employées ne seraient pas suffisantes pour combler tous les pores du charbon. Il suffit toutefois d'a tteindre la valeur limite à laquelle l'effet du liant peut dominer l'élasticité de la matière, d'une part, alors que, d'autre part, la fria- bilité originelle des parcelles plus grossières de la masse sous l'effet des coups et autres effets équivalents se trouve supprimée par suite du genre de distribution ou de traitement.
Pour fabriquer de bonnes briquettes, il s'est révélé qu'il y avait un'avantage particulier à traiter des matières à grains de différentes grosseurs, et éventuellement aussi de dureté différente, les parties plus grossières se composant, dans ce cas, de charbon plus ferme. Toute une série de sortes de bois, convenablement carbonisés, donnent déjà par elles-mêmes du charbon d'une résistance variable, attendu que, par exemple, la partie hivernale de la croissance du bois au cours de l'année est bien plus ferme que la partie estivale et peut donner aussi un charbon plus ferme ou plus résistant. Grâce à un broyage approprié au but proposé, on obtient ici un produit dans lequel les parcelles plus molles ou plus tendres de charbon demeurent plus fines, et les plus fermes, à l'état plus grossier (par exemple, avec les charbons de conifères).
On a constaté que les pièces moulées les meilleures et les plus dures;s'obtenaient lors-
<Desc/Clms Page number 4>
que le charbon de bois se composait d'e nviron 80 % de matière d'une grosseur de grain inférieure à 0,5 mm. et le reste, d'une matière d'une grosseur de grain d'environ 0,5 à 2 mm.
La texture dense fait que les pièces moulées révèlent après la cuisson à l'incandescence une très grande solidité ; maisil y a à cela une condition, c'est qu'il ne faut ajouter qu'une faible quantité correspondante de goudron, car autrement les fortes quantités de gaz de distillation qui se dégagent durant le chauffage pourraient faire éclater la bri- quette. Toutefois, si on ne dispose que de charbons de bois très finement broyés, on peut également obtenir des pièces moulées utilisables en ajoutant de plus fortes quantités de goudron, d'au moins 30 parties pour 100 parties de charbon.
On va indiquer ci-après, à titre d'exemples, des combinaisons avantageuses d'addition de goudron, de température de mélange et de durée de mélange, au moyen desquelles il est possible de fabriquer des briquettes possédant d'excellentes qualités.
Les quantités de goudron qu'il y a lieu d'employer de préférence varient suivant la nature du charbon entre 17 et 30 parties pour 100 parties de charbon et dépendent de son volume de pores, de la section transversale des pores et de la solidité ou résistance des petites particules. Lorsqu'on ajoute des quantités de goudron inférieures à 25 %, " il est, dans la plupart des cas, nécessaire d'ajouter une légère quantité, par exemple 5 % d'acide pyroligneux brut ou d'eau qui, au pressage, servent d'agent de glissement aux diverses particules de la masse. Sans cet adjuvant, le frottement intérieur serait trop fort lors du traitement, c'est- à-dire du pressage, ce qui permet difficilement d'obtenir des briquettes d'une densité suffisante.
La moyenne de la production de goudron dans la
<Desc/Clms Page number 5>
distillation du bois comporte de 4 à 5 % du poids du bois.
Si on admet que le rendement en charbon comporte 20 % du poids du bois, on a de 20 à 25 % de parties en poids de goudron pour 100 parties de charbon. Dans le cas où des additions un peu plus fortes de goudron sont nécessaires, comme par exemple dans le traitement du charbon de hêtre, on peut ajouter au goudron originel le distillat goudronneux qui est récupéré pendant le chauffage ou la cuisson des pièces moulées.
Le' mélange se fait dans des pétrins appropriés.
(Il y a avantage ici à travailler à des températures élevées d'environ 50 C, par exemple).
Dans le cas où les pièces moulées doivent encore être chauffées, il suffit de chauffer à des températures d'environ 200 à 5000 C, pour obtenir des briquettes qui brulent sans dégager ni fumée, ni odeur, Ces briquettes sont bien moins friables que celles qui sont cuites à une température élevée, 600 par exemple.
Dans le traitement de charbons de bois tirés de bois d'une résistance homogène (par exemple du charbon de hêtre), il est bon, dans de nombreux cas, d'ajouter des parcelles plus grossières d'un autre charbon plus ferme, ou bien, dans le cas où la chose n'est pas possible, de soumettre une partie du charbon à traiter à une opération de durcissement et d'ajouter ensuite cette matière à titre de participant plus ferme ou plus résistant, Une telle préparation de parcelles de charbon plus molles ou plus friables peut se faire de préférence en arrosant la masse plus grossière (par exemple celle d'environ 0,4 à 2 mm) avec l'acide pyroligneux brut produit pendant la carbonisation du bois ou des produits de distillation analogues naturels ou artificiels, primaires ou secondaires, et en chauffant ultérieurement à des températures d'environ 100 à 450 ,
Du charbon traité de
<Desc/Clms Page number 6>
cette manière peut ensuite être employé avec succès comme composant ou élément constitutif plus ferme.
Le procédé de malaxage décrit précédemment peut, dans de nombreux cas, être réalisé pratiquement avec avantage sous une pression réduite. Un séchage préalable spécial de la masse de charbon à travailler ou à traiter n'est pas nécessaire. La masse ou pâte résultant du malaxage est de préférence laissée se reposer avant d'être pressée, pendant une période de temps qui varie suivant la nature du bois.
Dans bien des cas, il est nuisible de laisser ces mélanges au repos pendant trop longtemps avant le pressage, car alors la masse perd de nouveau ses bonnes propriétés de liant ou agglutinant. C'est ainsi que dans le traitement du bois de hêtre, on a reconnu qu'un temps de repos allant jusqu'à 7 jours suivant la nature du charbon employé, donnait de bons résultats. Si on chauffe, ce temps de repos peut être très considérablement diminué (pour ne durer dans bien des cas que quelques heures).
On a constaté que, dans de nombreux cas, on obtenait des briquettes encore meilleures en employant, pour leur fabrication, du charbon de bois dont les surfaces ont été traitées préalablement, avant le briquettage, en les chauffant à des températures dépassant 400 , de préférence en faisant agir de la vapeur d'eau ou des gaz contenant de la vapeur d'eau. Les surfaces ainsi activées déterminent par exemple une résinification plus rapide du liant goudronneux, en sorte qu'il se produit ainsi un raffermissement excellent et qu'on obtient la possibilité de manipuler les briquettes à des températures bien plus basses.
On a trouvé, en outre, qu'on obtenait des briquet. tes à arêtes très fermes, d'une grande dureté et d'une grande densité en ne mélangeant (pétrissant) les parcelles de matiè-
<Desc/Clms Page number 7>
res broyées qu'avec une faible quantité de liants ou agglutinants, de préférence des liants goudronneux, et en comprimant ou pressant ensuite la masse, pour en faire des pièces moulées, sous une forte pression de plus de 400 atmosphères effectives, le rapport entre le liant et la pression étant ici réglé, conformément à l'invention, de telle sorte que, pendant le pressage, une partie du liant soit enrichie dans les couches superficielles de la pièce moulée à un point tel qu'il se forme une couche superficielle mince, essentielle. ment plus riche en liant.
Si on règle alors, en même temps, la durée et lé genre d'effet de compression, de manière que le volume de la masse pressée se trouve diminué dans la proportion d'au moins 2,7 à 1, on obtient des pièces moulées qui restent intactes lorsqu'on les chauffe ensuite de la manière connue, par exemple à des températures de 300 à 600 et qui se caractérisent d'une façon particulière par leur résistance à l'usure par frottement et autres influences mécaniques, ainsi que par une structure uniforme.
-.REVENDICATIONS -
1- Procédé pour la fabrication de pièces moulées par pétrissage de charbons de bois broyés avec du goudron de bois ou autre matière équivalente, éventuellement à l'état réchauffé, dans des appareils à pétrir, caractérisé par ce fait que le mélange dans lequel le charbon de bois présente soit une grosseur de grain uniforme, soit, de préférence, une grosseur de grain variable (par exemple 60 parties au dessous de 0,4 mm et 40 parties de 0,4 à 1 mm. de diamètre) est pétri jusqu'à ce que l'élasticité du mélange soit en principe anéantie, après quoi la masse ainsi obtenue est comprimée, le cas échéant en la laissant'dans l'intervalle se reposer.