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Perfectionnements à. la fabrication de briquettes de combustible à base de matière carbonacée.
La présente invention est relative à des perfectionne- ments à la fabrication de combustible artificiel sous forme de blocs ou briquettes à base de matière carbonacée, telle que charbon, coke, sciure, tan, tourbe, lignite, anthracite, rési- dus carbonacés et matières analogues.
Dans la fabrication de ce combustible artificiel il est nécessaire d'agglomérer les particules de la matière carbonacée en blocs ou briquettes d'une forme dans laquelle ils se trou- vent suffisamment durs et denses pour répondre aux conditions d'utilisation et suffisamment résistants aux Influences atmos- phériques pour pouvoir être emmagasinés sans décomposition, dé- sagrégation ou autre détérioration pendant des périodes de temps relativement longues.
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La présente invention concerne particulièrement l'emploi de ciment hydraulique comme agent liant et a pour objet une mé- thode assurant la répartition adéquate d'un pareil agent liant à travers la masse de particules à agglomérer.
L'invention est particulièrement applicable dans le cas où l'on désire répartir une relativement petite quantité de ciment aussi conformément et rapidement que possible.
Il est désirable de limiter autant que possible la quanti- té de matière liante de manière à réduire autant que possible les dépenses, à diminuer autant que possible l'effet retardateur du ciment sur la combustion, et à limiter autant que possible la présence de matière non-combustible dans la briquette.
Selon la présente invention, il est paconséquent mélangé avec le charbon granulaire ou matière carbonacée analogue, après son séchage, si celui-ci est nécessaire, une quantité de matière liante cimentaire ne dépassant pas 5% en poids.
Le ciment est, de façon fort appropriée, mélangé avec le charbon. Dans certains cas il peut être broyé ou mélangé avec une partie de la masse totale du charbon et alors ensuite incor- poré avec le restant du charbon ou analogue qui est à constituer en briquettes.
La matière liante cimentaire et tous autres ingrédients ajoutés sont entièrement répartis dans tout l'ensemble de la masse de matière granulaire par l'intermédiaire d'un liquide vé- hiculaire tel que l'eau, et la masse est ensuite moulée en bri- quettes. Ces autres ingrédients ajoutés peuvent être des subs- tances ajoutées en vue d'accélérer le.durcissement ou l'acquis tion de compacité de la briquette, ou d'autres substances ajou- tées dans le but d'accroître l'intensité ou vitesse de combustion, telles.que des sels minéraux du genre de l'acide borique, du chlorure de sodium, des sels de potassium ou analogue.
Pour autant que les substances soient solubles dans l'eau, elles peuvent être d'abord dissoutes dans l'eau qui est ajoutés à @
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l'ensemble de la masse de matière granulaire pour répartir le ciment à travers ladite masse et assurer la prise du'ciment.
Dans le cas inverse où ces ingrédients ajoutes sont insolubles dans l'eau, ils peuvent être incorporés à celle-ci, à l'état de?'' suspension ou d'émulsion, on être ajoutés à l'origine avec le ciment.
Il est essentiel que les opérations jusque et y compris celle du moulage de la briquette soient achevées avant que le ciment commence à prendre, car sinon le produit peut prendre une forme granulaire dans laquelle l'adhérence des particules se trouve sérieusement diminuée.
Le ciment est ajouté en quantité n'excédant pas 5% de la masse totale du charbon ou analogue, et est d'abord mélangé avec une partie du charbon, non supérieure à 10% le mélange prélimi- naire en résultant étant alors incorporé aux 90% restant du charbon. Le mélange est de préférence effectué en même temps qu'un broyage ou autre désintégration du charbon, et ceci peut s'appliquer soit au mélange préliminaire du ciment avec une par- tie de la masse totale du charbon ou au mélange final avec l'en- semble de la matière, ou à ces deux opérations de mélange.
Lorsque du ciment doit être mélangé avec du charbon ou ma- tière carbonacée analogue, il est important que cette matière soit suffisamment sèche pour ne pas fournir au ciment un degré d'humidité tel qu'il commence à prendre, Si le charbon contient naturellement une quantité telle d'humidité que le ciment commen- ce à prendre, il est alors nécessaire de le sécher, mais l'un des avantages du mélange du ciment avec une partie du charbon consiste en ce qu'il est seulement nécessaire de sécher les pe- tites quantités de la masse totale, avec lesquelles le ciment est d'abord mélangé.
Une matière liante additionnelle de nature bitumineuse, n'excédant de préférence pas 70/0 en poids peut aussi être incor- porée à la matière carbonacée, cet agent liant additionnel étant
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réparti sous forme d'émulsion aqueuse dans toute la masse de la matière carbonacée.
Lorsque l'on utilise du ciment seul comme matière liante, on peut en utiliser jusqu'à concurrence de 5% mais l'effet d'une aussi grande proportion d'une matière relativement inerte ajou- tée au charbon est de retarder la combustion et d'accroître les tendances à la formation de cendres; cet effet peut toutefois être neutralisé en augmentant la proportion d'un accélérateur de combustion tel que l'acide borique, à ajouter au charbon, et dans certains cas la combustion peut même s'en trouver favorisée.
Normalement on n'utilise pas plus de 5% de ciment, lors- qu'il constitue la seule matière liante; si on emploie du bitu- me, une moindre proportion de ciment peut être utilisée : par exemple 7% de bitume et 3% de ciment.
Le ciment fournit un bon lien, et il a été constaté que si le ciment est uniformément réparti dans toute la masse du combustible pulvérisé, on peut l'utiliser seul en quantités même moindres que celles qui lieraient un poids similaire de sable granulaire; quantités qui ne sont qu'une fraction de celles con- sidérées jusqu'ici comme nécessaires pour former une liaison.
Le ciment a la propriété d'agir de concert avec le carbone et les constituants volatils du charbon, liant ensemble toutes les particules de la briquette, du centre jusqu'à la surface, pour former un bloc monolithique, de manière que celui-ci de- vienne pratiquement un bloc solide non-poreux, qui ne permet pas l'entrée d'air sous sa Surface durant la combustion, mais limite celle-ci à la surface, Cette structure non-poreuse de la bri- quette forme obstacle pendant la combustion, à une fuite généra- le, de gaz, en permettant à ceux-là seuls qui sont produits à la surface de brûler, et par suite de ce retardement, ces gaz à la surface s'échappent comme un gaz emprisonné, sous l'action de la pression, s'ajoutant à l'effet de la chaleur,
et ensuite leur expansion résultant de la détente de cette pression à la surface @
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les oblige à exercer sur la combustion, à la surface de la bri- quette, une action plus intense qui a pour résultat une'certaine intensité de bombardement des molécules de gaz à la surface de combustion, en augmentant ainsi l'intensité de chaleur engendrée par chacune des molécules consumées. De plus, en raison du re- tardement de la vitesse de combustion, indépendamment de l'in- tensité de combustion, l'épuisement de l'ensemble de la briquette est retardé, moins de matière combustible étant consumée dans l'unité de temps, mais la quantité ou intensité de chaleur est compensée par l'accroissement de l'intensité de combustion du combustible dans ladite unité de temps.
Des matières telles que l'oxyde de fer peuvent être ajoutées comme catalyseurs de combustion, pour réduire les cendres et désagréger les mâchefers ou scories et servir pour prévenir leur formation.
En appliquant un effet de retardement de combustion à une briquette par une addition de liant cimentaire, et dans certains cas aussi par un accroissement de la pression de moulage de la briquette, on obtient pratiquement une combustion parfaite du carbone fixe et du carbone volatil, de sorte qu'il ne subsiste pas d'hydrocarbones qui se déposeraient sur les barreaux, pla- ques ou carneaux du four.
A titre d'exemple une quantité moyenne de ciment serait de un à trois pour cent en poids dans le cas de charbon à teneur de 15% à 40% de matières volatiles, avec à volonté 3/4 de un pour cent 3% de bitume,
La quantité d'eau nécessaire pour répartir l'agent liant dans toute la masse de matière est de préférence sensiblement la même que celle de la matière liante, lorsque celle-ci est du ciment, mais quelque peu supérieure lorsque la matière liante renferme une substance bitumineuse. Dans le calcul de la pro- portion d'eau ajoutée, il faut prendre en considération la te- neur en eau des matières carbonacées initiales.
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La. quantité d'eau nécessaire pour répartir le liant dans toute la masse en même temps que toutes autres substances ajou- tées telles qu'un liant bitumineux sous forme d'émulsion, ou d'autres matières ajoutées insolubles, est de préférence insuf- flée dans la masse de matière au moyen d'un jet de vapeur sèche, et l'ensemble du mélange est conduit dans une machine mélangeuse et passe ensuite dans une presse à mouler de forme quelconque connue. Cette presse à mouler est réglée pour donner la pression de moulage voulue selon la nature des matières premières et l'u- sage auquel les briquettes sont destinées.
A partir du moment où le liquide véhiculaire vient au contact de la matière carbo- nacée jusqu'au moment de la compression des briquettes dans la presse, le temps écoulé devrait ne pas dépasser le moment où commence la prise du ciment.
Les briquettes sont finalement conduites à un four de sé- chage où elles sont soumises à une opération de cuisson à une température par exemple de 200-350 F ou allant dans certa.ins cas jusqu'à 500 F pendant un temps suffisant pour décomposer les composés à la surface ou à proximité de la surface de la. briquet- te, ou pour amener tout liant bitumineux ajouté ou se trouvant dans la matière carbonacée, à l'état voulu pour exercer l'action liante. Il est préférable de laisser s'acclimater les briquettes en les emmagasinant dans une atmosphère ordinaire durant quel- ques jours avant leur usage.
Des substances additionnelles peuvent être incorporées dans les briquettes, par exemple une substance destinée à pro- duire une coloration de la flamme, telle que l'oxyde de cuivre, ou,! ou un sel de stromium peut être ajouté pendant l'opération de mélange avec le ciment ou pendant sa répartition par le liquide véhiculaire. Les briquettes peuvent aussi être traitées à leur surface-avec un accélérateur d'inflammation.
A titre d'exemple, si l'on prend un charbon cokéfiant tel que le charbon de Kent réduit à la dimension correspondant à son passage à travers un tamis de 30 mailles par pouce linéaire.pour
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la fabrication d'une briquette pour usage dans les foyers-.ou- verts domestiques, il convient d'ajouter :
5 pour cent' en poids de ciment
1 pour cent en poids de bitume
3/4 de un pour cent en poids d'acide borique
1/4 de un pour cent de chlorure de sodium
1/4 de un pour cent d'amidon avec 8 pour cent d'eau émulsionnant le bitume et agissant comme agent de répartition pour le ciment, avec une pression de moulage de 7000 livres anglaises par pouce carré.
Il a été constaté que les composés de borax tels que l'a cide borique; ou les borates solubles ont non seulement pour ' effet de durcir la briquette, mais aussi de favoriser la combus- tion. Dans ce dernier but, des substances connues comme favori- sant la combustion peuvent être utilisées. Il a été aussi cons- taté que le chromate de potassium, l'acétate de plomb, le sili- cate d'aluminium, l'aluminate de potassium, le sulfate de barium, le chlorure d'aluminium, le chlorure stanneux, le chlorure de zinc, le chromate de sodium et l'aluminate de sodium ont l'effet de favoriser la combustion, mais la briquette résultante n'est pas aussi dure qu'une comportant de l'acide borique, et avec certaines des substances ci-dessus, aurait moins de résistance.,
Résumé.
En résumé l'invention concerne une méthode de fabrication de briquettes à base de matière carbonacée telle que le charbon, dans lesquelles est utilisée une matière liante cimentaire n'ex- cédant pas 5% en poids du charbon granulaire. Lorsque du bi- tume est utilisé aussi comme liant, pas plus de 7 de bitume ne devraient être employés, et pas plus de 3% de ciment.
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