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BREVET D'INVENTION au nom de PROCEDE POUR LA STABILISATION DES CHARBONS ET ANALOGUES ET PLUS
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S23lIàL311?114T DES CHARBONS BITUL1INEUX
Les charbons sortant de la mine et plus spécialement les charbons bitumineux sont plus ou moins saturés ùe constituants volatils ou gazeux, qu'ils perdent en partie pendant leur séjour en tas et pendant les opérations de classement,de division et d'épuration qu' ils peuvent subir par la suite.Cette perte devient particulièrement importante quand on broie, classe et épure la charbon dans un courant d'air chaud, en vue de séparer les divers
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constituants pétrographiques du charbon (vitrsin,clairin,durain, fusain etc...) et de les débarrasser de leurs impuretés minérales.
D'autre part,Les charbons subissent au contact de l'air une oxydation plus ou moins rapide.Cette oxydation se pro- u.uit avec une activité particulière quand on broie,classe et épure
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le charbon dans un courant d'air chauu.. mais on la constate encore e quand le charbon est conservé en tas jusqu'à son utilisation.
Elle ou se traduit par une augmentation de la perte de produits gazeux'vola- tils, une diminution du pouvoir calorifique et une perte ou une ué- térioration des hydro-carbures les plus volatils qui se trouvent dans les couches superficielles des particules de charbon et qui sont une source de carburants pour moteurs et d'huiles.Les bitumes les plus stables (par exemple ceux qui constituent le liant des vitrains) se trouvent alors exposés à l'air et limitent l'oxydation et ses conséquences. Mais, les crains et les vitrains ainsi détério- rés par exposition à l'air donnent à la distillation, à haute ou basse température, une proportion accrue de goudrons acides et de phénols, ce qui correspond à une perte a'hydrocarbures pouvant at- teindre de 10 à 15 %.
La production des goudrons acides et des phénols dans les produits distillés du charbon bitumineux est que à deux sources dis- tinctes u.'o..ygène. La première est l'oxygène moléculaire contas dans le charbon lui-même et qui ne peut entrer en réaction chimique que par la décomposition du charbon pendant la distillation.La seconde est l'ox@gène atmosphérique mis en jeu par l'oxydation du charbon bi- tumineux pendant son séjour en tas pu penuant les opérations de broyage,de classement et d'épuration.
Lu. présence de l'oxygène provenant de la première source est inévitable,mais son action peut être oontrôlée en réglant à la valeur convenable la température de distillation.
La présenoe de l'oxygène provenant de la seconde source peut être évitée complètement ou réduite à un minimum insignifiant par le procédé objet de l'invention.
En contrôlant efficacement les deux sources d'oxygène pré- citées,on est à même de réduire la production des produits oxygénés de la aistillation, comme les gouarons acides et les phénols , à un mini- mum. Ces produits n'ont aucune valeur économique comme huiles pour moteurs ou comme combustibles ,étant donné leur caractère corrosif.Ils
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doivent être extraits chimiquement des produits de la distillation des charbons bitumineux, ce qui augmente inutilement les frais de traitement, car le marché des phéhols est très limité. Il s'ensuit que la fabrication des phénols est une charge pour l'industrie du charbon et qu'on doit s'efforcer de la limiter autant que possible.
La présente invention a notamment pour but d'éviter ou tout au moins de réduire fortement les diverses pertes et détériorations éprouvées jusqu'ici par les charbons bitumineux pour les raisons rappelées ci-dessus.
Suivant cette invention, toutes les opératinns susceptibles de provoquer le départ de constituants gazeux ou volatils du charbon ont lieu dans un oourant de gaz neutre, qui se charge des produits gazeux ou volatils libérés et qui les cède à un agent adsorbant ou absorbant dont on les libère ultérieurement pour les récupérer.
On revêt ensuite les particules de charbon de goudrons !:laides ou huiles phénoliques, qui se combinent aux constituants basiques des oendres et se résinifient rapidement.Chaque particule du charbon se trouve ainsi enrobée d'une pellicule qui résiste lors des manutentions ultérieures du charbon et qui protège celui-ci contre l'oxydation et ses conséquences.
Le oourant de gaz ou véhicule gazeux au sein duquel on effectue les opérations susceptibles d'amener la perte de produits gazeux ou volatils est de préférence le mélange d'anhydride oarbonique et d'azote constitué par les gaz brûlés d'un foyer.Ce véhicule gazeux est chauffé à une température qui varie avec la sorte de charbon traitée et le degré de stabilisation désiré,correspondant au uépart d'une quantité plus ou moins grande de produits gazeux ou volatils.En général, elle est-,en moyenne, voisine de 1000 (!,mais peu'(' être supérieure.
Le ohauffage dudit véhicule gazeux peut être assuré avec avantage par circulation dans un échangera, contre- courant des gaz résiduaires d'un foyer.On lefait circuler, également à contre courant, par rapport au charbon traité.On le refroidit ensuite vers la température ordinaire,puis on le conduit aux appareils où il, doit céder les produits gazeux ou volatils qu'il a reçus du char-
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bon. Ces appareils peuvent être par exemple des tours garnies d'anneaux de Rasohig ou autres corps de remplissage, sur lesquels ruisselle, à contre-courant des gaz charges des produits gazeux ou volatils cédés par le charbon, une huile ausceptible de dissoudre les dits produits.
On peut également avoir recours à des tours renfermant un corps adsorbant, comme le charbon actif.
Quand on utilise un solvant, on en extrait par distillation les produits dissous.Les produtts volatils sont condensés et constituent des carburants pour moteurs. Quant aux produits gazeux, on peut les comprimer ou les liquéfier,pour les utiliser comme combustibles domestiques ou industriels.
Dans le cas ou. l'on utilise un adsorbant comme le charbon actif, lorsque l'adsorbant d'une tour atteint la saturation,on dirige le véhicule gazeux vers une autre tour. Dans La première tour,on provoque, par tous moyens appropriés,par exemple par chauffage,la désorption des produits volatils et gazeux adsorbés.Ces produits sont récupérés comme indiqué pour le cas précédent.La tour est remise en service, après refroidissement.
Quoi qu'il en soit, le véhicule gazeux, débarrassé des produits utiles dont il était chargé, retourne au réchauffage et,ue là,dans les appareils d'épuration,de classement et de broyage du charbon.
En sopme, cette phase du traitement de stabilisation correspond, au désessenciement des pétroles bruts. Elle a également pour but de recueillir les gaz et produits facilement volatils contenus dans la matière première traitée.
Les particules du charbon soumis à cette première phase du traitement sont devenues poreuses à leur surface et dans les couches sous-jaoentes,en raison du départ des produits gazeux et facilement volatils précédemment contenus dans ces régions des dites particules.Celles-ci sont sonc dans un état particulièrement favorable pour recevoir le revêtement de goudrons acides ou huiles phéncliques (contenant du phénol, des crésols, xylénols et autres
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tituent jusqu'ici pour les cokeries, usines à gaz et industries connexes, un résidu plutôt gênant.Leur utilisation pour stabiliser les charbons contre l'oxydation constitue pour eux un débouché intéressant, Ils sont tout-à-fait remarquables dans cetteapplication paroe que :
1 -Les huiles phénoliques et goudrons acides ont une grande affinité pour la surface du charbon.
Celui-oi les absorbe rapidement et les retient avec une grande ténacité,sans perte,et le charbon reste dans un état pratiquement sec quand on l'a trempé dans ces produits ou qu'on les a pulvérisés à sa surface.
2 -Les huiles phénoliques et goudrons acides étant des produits oxygénés de/La uistillation du charbon, ne sont pas exposés à s'oxyder davantage sous l'action de l'oxygène atmosphérique,mais ont plutôt tendance à se résinifier à la surface du oharbon,oe qui augmente leur pouvoir protecteur.
3 - Les huiles phénoliques et goudrons acides sont partiellement ou totalement neutralisés,quand ils pénètrent dans les pores du charbon,par les oonstituants alcalins des cendres de celui-ci, de sorte que le charbon ainsi enrobé ne peut pas exercer d'aotion corrosive sur les parties métalliques,l'acidité étant au surplus très faible.
4 - Les huiles phénoliques et goudrons acides, brûlés avec le charbon, se consument aisément et sans action corrosive sur le matériel et les cheminées métalliques,la combustion étant com.. plète.
5 - Les huiles phénoliques et goudrons acides,soumis à la distillation sèche avec le oharbon,sont oonvertis en hydrocarbures aromatiques huileux,dans l'atmosphère hydrogénée des fours et cornues de distillation, à cause de la grande surface du charbon sur laquelle elles sont reparties et des modifications qu'elles ont éprouvé au contact des constituants basiques du charbon,
Les goudrons acides ou huiles phénoliques peuvent être pulvérisés sur le charbon divisé, entraîné en continu par un trans..
porteur.On peut aussi faire passer le charbon entratné par le
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transporteur.On peut aussfaire passer le charbon entraîne par le transporteur,dans un bain de goudrons acides ou huilas phénoliques, puis l'égoutter et,le cas échéant, le sécher dans un courant gazeux, sur d'autres parties du trans porteur. Le charbon retient finalement, suivant les cas, de 1/4 le,, à 1 le, et plus de liquide denrobage. Ce liquide se combine ux constituants basiques des cendres et se résinifie rapidement.
On peut encore incorporer au charbon en cours de broyage les goudrons acides ou huiles phénoliques, dilués dans une huile minérale.On évite ainsila perte de produits gazeux ou volatils et l'oxydation ultérieure.
L'affinité physique de goudrons acides ou huiles phénoliques pour la surface du charbon est telle que l'on peut en imprégner le charbon à l'état sec et quand il est encore à l'état humide,par exemple après un lavage.
On peut aussi mélanger le charbon divisé à poids égal d'un mélange d'huile d'origine minérale et de goudrons acides ou huiles phénoliques,pour constituer un combustible semi-colloïdal, rendu stable grâce aux propriétés pBptisantes marquées de goudrons acides ou huiles phénoliques.
Bien ent endu, l' invent ion n'est nullement limitée aux indications qui précèdent. Le procédé qui en fait l'objet est également applicable à d'autres matières bitumineuses,comme par exemple les shhistes bitumineux.
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