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"PROCEDE ET INSTALLATION POUR LE TRAITEMENT THERMIQUE DE
MATIERES CARBONEES TELLES QUE CHARBONS ET DIGNITES. "
La présente invention a pour objet un procédé de traite- ment thermique de matières carbonées telles que charbons, ligni- tes, etc.., en vue de diverses applications, telles que la fa- brication d'agglomérés, boulets, 'briquettes, etc.., sans emploi ,le liant, la. cokéfaction de tels agglomérés, 1'extraction, des ma- tières solublesdu charbon, et ainsi de suite.
Il a été montré dans le brevet 360.870 du 22.5.1929 et ses perfectionnements 365.781 du 30.11.1929, 367.596 du 8.2.1930, 370.410 du 20.5.1930, 399.159 du 14.10.1933, 401.047 du 23.1.
1934 et 402.111 du 20.3.1934 du même inventeur, que ces résultats sont réalisés très avantageusement et avec une facilité particu- lière lorsque la matière première, charbon, lignite, etc.. peut être amenée, au préalable, à l'état spécial dit "état globulaire ", dans lequel les grains élémentaires subissent une transformation intime de leur substance et acquièrent une structure interne réti-
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culaire ou cellulaire, ainsi qu'une forme extérieure plus au
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moins arrondie, en surface lisse et itjperforée.
Or, l'inventeur a constaté que lorsque l'on veut traiter des charbons très maigres, comte ti:,',..2' exeJmle des anthracites ay- ant une teneur inférieure à Il en füütires volatiles, ou bien des charbons particulièrement gras, ayant par eX3![l1')le une teneur supérieure à 40% de matières volatiles, entre autres ceux prove- nant de couches susceptibles de dégagements instantanés du grisou
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ou bien encore des lignites, il n'est oratiquement pas possible d'atteindre l'état globulaire par les moyens décrits dans les brevets -orécités.
Ceci provient de ce que la durée requise pour le chauffage de la matière jusqu'à l'état globulaire excède une durée de l'or-
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dre d'une dizaine de minutes et que, rendant ce tetnem;.s, les matières bitumineuses qui se forment avant et rendant la transformation sont dissociées et détruites par 1'effet de la chaleur.
Par contre, si le chauffage peut être réalisé vec une grande rapidité, ces diverses catégories de charbon subissent é-
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≤ent le. transfor...li.. ¯1G'¯;lw.¯ ', "ÍB:1 se, ::\.D::'" certain gaz, les graim transférais -.'aient nai 'un a31JeJ-: extérieur ,ïl'v'i- ::1. aussi caractéristique qu'a'-ej le3 G:..(1.}:,j0nS u.3Ue.l.s. Z.C:;1 S,.rG trie interne est né#n,.,-inB = 1,;' '-1 lait 'iareille 1 celle "!ue l'en obtient avec les autres ct;;o'ies de charbon.
La globulation .les espèce" particulières de charbon indri- q118e-:o ci-dessus SL:ijnO^-s : :""C::1C l'atteinire la température de 1;!'éU1S- :\;;:ü:-.':';io..1. en m teu..3 ;'.l".:3si \.;:l1t que 1Jo3siI)le et en ,.,éme tCIÜLJ3 cIe r4a..liser cete te...anér2-ture a.sro± 1.:--8 gr nde 'I'.:Ci3ÎC:î.
Ceci 81 btre Ie.R;: e11 une C1):C-tt. ., ...:.7.v 11 .., ét r.econn7. lu.3 co;i- ;,i->.3-* eti pratique :.' effectue:: le ^:ï¯:'.',if,.3e en 2 3t¯ïes s1J.ccessiJ:s: dans le premier on procède a ui. :::ln.u:-<zG très intense, :,;râce au- quel 1. matière est a...e:10e sn un temps tr;;8 cour :i une te:.néra- ture un oeu inférieure, ...aîs déjà. 'Jci:=i"'1P. de la tC;'"Gérature de 'lobr.latic',1, dans le sec.ni-, la te...1=éJ;=,f.-t##à exacte requise est atteinte par un chau:fÙ:¯-:e ::'eauCOU'1 ")lu5 '1ro ¯:7es3if) cui peut é<a-
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1 lP.z," Â-!-:T'(:1 :=:r-("'!AY.AY\1'; ,.- - --- ¯¯ ¯ ¯ ¯
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écart de température qui reste à franchir.
On se rend immédiatement compte de ce que l'incorporation très rapide de quantités de chaleur importantes à une matière médiocrement conductrice de la chaleur, comme le sont les matières carbonées, présente certaines difficultés et nécessite des
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précautions 1particulières. 01 est Dourquoi il y a avantage de réaliser l'invenblutt au moyoi d'appareils spécialement adaptés au bijt 'fUl1?'u.ivi. Ceux-ci n01i.'trront, bien entendu, être de n'importe quel type réalisant les conditions de chauffage Mentionnées plus
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haut et qui dénenderlt d'ailleurs de la nature de la matière trai- tée.
Par exemple/ le chauffage en environ 10 minutes convient
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pour des charbons ne contenant pas moins de 13% environ de rnatiè- res volatiles en donnant un taux de [';J.obulation encore suffisant pour 11 ion (environ 15;,ô). Iuais Dour les charbons anthra- citeux et surtout -oour les anthracites vrais (8% de matières vo- latiles) le chauffage doit être plus rapide et doit s'accomplir en un temps réduit' de quelques minutes à quelques secondes.Il en est essentiellement de même pour les charbons provenant de couches à dégagement instantané de matières volatiles, ainsi que pour les charbons contenant plus de 40% de matières volatiles et pour les
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1."i '1 ni tr"J nr'n t'n tion ollri.rli:.
Il est , remarquer que 11 état ;lobulaire des matières car- lJon.ées 8. faible nouvoir agglutinant se marque davantage par la tex- ture interne des crains que par leur l'orme extérieure. En effet si la structure interne des grains globules de ces charbons pré- sente bien l'aspect caractéristique réticulaire ou cellulaire à
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parois ou cloisons épaisses, opaques et imperforéea, par contre la surface extérieure de ces grains ne s'arrondit pas aussi franche- ment mais conserve souvent sa forme primitive avec un aspect un peu plus mat et avec les arêtes plus ou moins émoussées.
En ce qui concerne la température limite qu'il convient d'atteindre à la fin du premier stade de chauffage accéléré,c'est avantageusement une température un peu inférieure à celle qui correspond au commencement du dégagement gazeux.
En effet, en évitant de dépasser dans les appareils réalisant ce premier
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stade une température corr espan.a : t, d'une façon générale, au début ou 8. un point précédant de près le début du dégagement des gaz de distillation, on évite une sinaratîo=t 1=tutile de ces ler- ni rs insi '1'. e la nécessité -se 1: ii.#résunératîo:a et l'on net e¯twere:.re le traitement des combustibles les plus fina sans l'inconvénient d'un e-1;=aine.,;ent des particules lines 1',,1' le zaz de distillation. 1-Laiü i la température finale du secoua stade de chauffage accéléré, elle es': naturellement celle de la glo#7ulatioi: de la matière con3i:lrée.
Or, lei teiu-odraùures de lC111ation des charbons très maigres sont élevées, ,a7oir l'cnviron 500 . 700 C. Le -7rénc,it )rocé::J.é offre ici l'a'T,nt1.:.¯ 'l'-:';:lC ii:;.<sliorati..1 des cun4i±loii, de travail des matériau'-: constitutifs des anpareils de globula- tion en ce qu'il permet d'utiliser nour cette partie du chauffage des appareils -olus petits, plus légers dans lesquels les tensions internes du létal utilisé sont moindres, ce qui évite les déformations permanentes du métal sous l'action combi- née de la température et de la sollicitation.
Par exemple, le second stade du chauffage suivant le présent procédé peut se réduire à une uniformisation dans toute la masse de la tempéra- ture acquise par les grains à la suite du premier stade et il suffit pour cela de soumettre la Matière à un brassage convena- ble dans un simple appareil mélangeur. Celui-ci pourra, le cas échéant, être avantageusement calorifuge ou même chauffé de ma- nière soit ';1. éviter des chutes de température indésirables, soit
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permettre do fournir un anpoint je chaleur éventuellement nécessaire.
Cette façon ,1' onérer convient notamment bien pour les charnons très maigres qu'il suffit donc de dan-- le ""'1'e- riiier stade un ca.-îi'a;r ::"-3 récite ,t dans le :-:eCO11 --cliie \ une simple uniformisation :'.e température.
Si, avec certaines espèces d-3 =:îiaz..>o1, le taux de 610bu1a- t ion atteint par ces moyens :11e3t -:,¯'-3 8uÎ:;.isa.lt pour l'obtention de bons aßlt3...e'¯'aJ, 0:2 -caurra combiner le présent procédé avec
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consistant \ ajou.ter 31 la matière chaude une quantité supplémen- taire d'un charbon plus ras, lequel subit la transformation globulaire aux dépens de la chaleur du premier charbon et fournir
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ainsi la nro-oortion de charbon lobulaire requise.
Pour la réalisation des opérations décrites si-dessus dans les conditions indiquées, l'inventeur a reconnu qu'il était narti- oulièrement avantageux d'utiliser des appareils des types décrits ci-après . Ce sont notamment: a) des installations comportant pour le premier stade du chauf fa,.'e des fours du type vertical, f@ur à cuve ou four à cornue verticale ; b) des installations analogues mais où le four susdit est du type à sole fixe fortement inclinée; c) des installations semblables mais comportant un four à sole vibrante à forte inclinaison, d) des installations semblables mais comportant un four ro- tatif àforte inclinaison.
Le dessin annexé représente schématiquement et à titre . d'exemple non limitatif une coupe verticale dans une installation servant à la réalisation du procédé faisant l'objet de la présente invention.
Cette installation se compose d'un premier four vertical par exemple de l'espèce d'un four à cuve, ou d'une cheminée, muni à son extrémité supérieure d'une trémie de chargement 3 avec
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distributeur-doxeur 4 et dispositif répartiteur 5. Les parois latérales de ce four vertical sont occupées sur le pourtour entier du four, par des carneaux 2 dans lesquels circulent les gaz de chauffage:
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Ln i'Gmr vfi.i;t:1<>;>,i 1 OÇ)lilhlll)llrl1tJ pU!.' ;3c. vt4c; f u.vou un L3(juollu four 1 par exemple du type à sole vibrante 8, décrit dans le brevet susmentionné du 9 juin 1934 de l'inventeur.
La sole vibrante 8 est disposée dans une chambre de chauffe 10 à carneaux 14 ,dans les- quels les gaz de chauffage circulent également avantageusement suivant le principe des équiccurants par rapport à la matière en
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traitement chefllinant dans If t'mi-r' p+ on+ ,...-.---.
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par des ressorts 9. Elle subit la trépidation que lui imprime un arbre 11 muni de volants à balourd 12 et supporté par des paliers
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13 raccordés à la dite sole.
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A l'extrémité inférieure ..ni seccn-i. f,ur 7 est prévue une goulotte de déchargeaient I5, éventuellement pourvue d'un ii::;tri-
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buteur et aboutissant à son tcur dans une presse à boulets cu à
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briquettes 16. En I7 est représenté un transporteur pour l'enlè- vèrent :te3 a,"glV:ùél'é3 sortant delà presse 16.
Le four I est chauffé pnr exe.:mle 1 une ten.-oér .ture un ne inférieure ou égale . celle du oo......encer,ient ciu J.ér;w;e...e:1.t ..;azen:: .'' .,t .uu.tl4j"r; r;Lt '.#-ra.1L(';:..c'r( 1.,--.,! '....'l.I 1 l'J', G;.m 1'-: 7nc 1., ., ir 7, Ià, 14 sst chauffé ie ...,:. 1.E8 :,'éci;3e 1=la te;'r'érature de globu-
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lation de la dite Ratière.
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Lé. matière à. traiter, préalablement broyée . une finesse ':'.'2. #nain voulue, est admise de la. 'tréi..ie ±, par le distributeur .ioserr 4 sur le répartitei,r 5 et .IOLl:)e :Le lL librement dans le 1.>cr I, oi; e-1 e subit au cc-rs :le sa J411;\ l'inil' ence :le la iii - le:::- rayonnée par les parois 1e ce ....,, en tClu1)allt Ii:.d.ïe:.:E.'..i. par 6, a. u,. te..:né7t111'C un 'oeu inférieure '1. ccllc ,lE, son dégc.,'e- Gent gazeux et conséq1=e.#u:eiat voisine de la te;:oér:..."tl1re de ¯;100u- lation, sur l'extréhiité supérieure .le la sole vibrante et inclinée 1, ::lu four Il,I4 .
Dans ce dernier Ii), u.8.tièrG ainsi nr,::ho.ul1'e est agitée et avance srr 1;;;. sole 1 avec une ra-oidité qui -:,;e:--.t ':.5 l'inclinaison de 1-' sole et de l'importance des trépidations, or des vibrations au::3uell3S elle ±st soumise, en subissant àla fois une uniformisation de la tethpérature acquise dans le four 1 et un chauffage ad3ition¯el précis qui la riorte unicr...é..c:.=t u la température de globulation et 8. l' éti,1; globulaire. L'. matière ¯¯in ri gloDu14e est déversée 'car la sole 7, dans loe goulotte 15
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qui peut l'admettre en cas de fabrication d'agglomérés directe-
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uent, telle qu'elle sort du four g, lù, 14 ,o.ans la Dresse 16.
Les agglomérés sortant de cette dernière peuvent #tre amenés par le transporteur 17 8. l'endroit â.' e..:na.sinae ou aux fours -.e distallation à basse ou haute terér4ture, transformant les
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dits a::..c"1 n'i-:D,...a .01"\ -::!o".-i¯¯¯7-..........,.. -# --.- ......
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Il est à remarquer que ce type de four convient particuliè- rement au traitement d'une matière finement divisée (les grains ne dépassant pas 1 m/m environ et de dimension aussi uniforme quepossible.
Malgré cela, il se produit une tendance naturelle à la sé- paration des grains suivant leurs dimensions, les particules les plus fines tombant forcément moins vite que les plus grosses Il en résulte que les éléments fins tendent à atteindre une tempé- rature beaucouo plus élevée que les grains plus gros.
Pour uniformiser le chauffage de la matière il faut donc prendre des préçautions particulières. Tout d'abord, on organise le dispositif 5 de manière à nrovoquer la chute des gros éléments au voisinage des parois, tandis que les éléments fins se concen- trent plus particulièrement dans la zone centrale du four.
A cet effet, le répartiteur comportera par exemple un cône déflec- t eur ayant son sommet vers le haut qui provoque la projectionde grains les plus gros vers les parois, alors que les particules plus fines tombant par simple glissement restent plus proches de la zone centrale. De ce fait, les gros grains forment en. quel.;: que sorte un écran qui diminue l'intensité du rayonnement de la chaleur dans la zone centrale du four.
En outre, on adopte le niode de chauffage par rayonnement des parois, -le préférence au chauffage dans un courant, de gaz chauds narce que celui-ci aurait encore pour effet d'accentuer la tendance au elassement de la matière en chute et déterminerait. du surplus inévitablement un chauffage plus énergique des fines particules qie des grosses.
Enfin, on peut profiter, comme on le fait observer plus haut, du fait qu'il n'est pas indispensable -cour obtenir de bons @@glomérés que la totalité de la matière traitée soit transformée en charbon globulaire. Il suffit d'avoir dansle charbon tel qu'il est amené à la Dresse, une proportion suffisante de charbon transformé.
Ceci s'obtient facilement en pratique, d'autant plus que la température de la masse est encore uniformisée au cours du deuxième stade du chauffage.
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naturellement, le taux de globulation qu'il faut atteindra
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est d'autant -élus élevé que le charbon traité est plus maigre.
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Lris précisèrent r.our ,Jette â .!'.-¯.C'JL8 de ;;hrt1'00:J. l'en =7e. obérer co...me il est écrit dans le brevet 3u-'.:.entionné 11 3aJI59 du 14 octobre 1953, car li tex1#éràture élevée à laquelle s' opère leur tranSfor5iation se prête Darticuliërement bien à cette façon d'opérer.
En eflet, le charbon maigre sortant du four très chaui et ,iius ou moins eo:,tlète:rent transformé contient une.réserve de fJ';n.lc1p' 7ttf.;'ist.tc pour =r<i-hiir<: .1,:; 1.\.1)11,ltt';'OJl t'un .iii:> i;><>;i plus gras qui lui serait clouté à ce nouent et le >iélanr.e convient alors pour la fabrication d'excellents a,lo:lérés.
Au lieu de l'installation décrite, on peut également e.-oloyer divers autres types de fours à la place ,le l'un ou de l'autre, ou des deux fours re'T:'.'gse:tég'ian3 le dessin, par eXe.;le des fours T. sole inclinée fixe dans lesquels la matière s'écoule librement le l0116 de la sole, les grains circulant'plus ou L,o1ls en roulant les uns sur les spires, de sorte qu'ils ne peuvent T:as coller e,;tre eu:: ni à la surface chaufïante, ou bien des fours . sole vibrante ayant une inclinaison sUlfisante nrnir assur-er une traversée rapide .il: i¯;..-, 0:"' bien eccre des :f:1.-"t'rs t"..!Q"'11ai:aes rota:tif3 >" forte inclinaison '1. tube.
Ces types de fours Si.?, )rê l; ',:1 ar r.T';.it(,'a:Ilt d'une matière . 1:" ôi .1 ',1" ,11'!1}1.)u ....,ln' 1: .2.. "..,- , .¯ ..n.1 Ivc L'-: Ve1'il<J.,Ui<.
Dans 13s ;)1.1rs 'l 301e ::or"ce',l",:"i''; inclinée e 1 i:E c;u TTi ¯2'cî...it il ir a encore une teú.8.a:Tce au l'3seh:st de la ..:ati=re suivant la dimension des crains '02.1' sme de laquelle le-.:; crains les plus ¯ .cs tendent 1 tra"e'?ser le :C11: .:;= rt'iâe:.:ent we les autres alcrs q1:e précisément il< :?1 ç, i:-'.: y s8jOl!..1r -olus lOn t eW ?J9 1')()'-':>': attein:Îre la ênle te..l-::ér2..-;;u:,'3..,,<...is re ohé1o...è.ne i st compensé par un autre qui écoule -1. s propriétés uartioulieres du charbon :lobulaire. i:l ei- . 4;, 1<iL;.L-zi ,..ya,it .le J..Stlsit0 beaucoup ;..5i::àre, les - -':..1r:.ns :-:1:' ont atteint la transformation --¯lobulaire sont r3.rid''..t:.t 'G3.'vP.s 1'. sir='-ace '1." la ."Q,33e en :':;'::l7elent et ils sent d.2S lors soustrait 3 .la continuation dt::11 Clû,t'ifaFSe troT) intense T:-'..i l',.
GOUC:l'5 le matières non tr:.tnsfcrraé:9
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qui s'interpose ainsi entre eux et la sole.
Bien entendu, le domaine d'application de la présente invention n'est aucunement limité aux formes particulières de réalisation ci-dessus décrites mais comprend d'une manière généra- le toutes les variantes découlant naturellement des principes et les conditions exposés.
Ainsi par exemple, le procédé de globulation suivant la pré- sente invention peut être appliqué également aux charbons et li- gnites contenant de 13 il 40% de matières volatiles, moyennant une adaptation des caractéristiques du présent procédé et des installations sérvant à sa réalisation, aux caractéristiques particulières de ces charbons et lignites.
REVENDICATIONS
1.- Un procédé de traitement thermique des matières carbonées telles que charbons, lignites, etc.. en vue notamment de la fabri- cation d'agglomérés sans addition de liant, de la cokéfaction de tels agglomérés, de la production de noir de fu,.,ée, de l'ex- traction des matières solubles du charbon et autres applications, caractérisé par le fait que la.
matière est préalablement amenée à un état spécial dit étatglobulaire tel que les grains de la matière plus ou moins finement divisée acquièrent une structure interne réticulaire ou cellulaire à parois ou cloisons opaques imperforées, la dite transformation étant opérée par le moyen d'un chauffage rapide,par exemple d'une durée totale de l'ordre de quelques secondes à quelques minutes ( moins d'une dizaine de minutes).