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Procédé de préparation des charbons cokéfiables, avant leur distillation, en vue de l'obtention de semi-cokes et de cokes de qualité supérieure.
La présente invention, due à Monsieur Benezech, Ingénieur en Chef de la Compagnie Générale Industrielle à Carmaux (Tarn), a pour objet un procédé de préparation des charbons aptes à la cokéfaction, avant leur distillation, en vue d'obtenir, après carbonisation (température du résidu 550 à 1200 C.), dans des fours à chambres verticales, inclinées ou horizontales, des semi-cokes et des cokes d'une homogénéité extraordinairement grande.
Jusqu'à ce jour, l'amélioration de l'homogénéité, comme de la qualité des semi-cokes et des cokes, a été obtenue en mélangeant, en proportions variables, mais déterminées, au char- bon collant (charbon de base) soit des semi-cokes, soit des pous- siers de cokes, soit des charbons maigres, soit des charbons collants oxydés.
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Il est connu que les charbons cokéfiables riches en matiè- res bitumineuses, lorsqu'ils sont stockés pendant l'été, en grande masse, sous de grandes épaisseurs, s'échauffent d'autant plus rapidement que la période de chaleur est plus longue et que la température extérieure est plus élevée. Il peut même ar- river qu'un nid de feu, se déclarant en un point particulière- ment chaud de la masse, provoque un incendie total du stock. On sait aussi que des charbons à cokes, ayant subi, pendant le stockage, un échauffement plus ou moins profond, ne possèdent plus les mêmes qualités cokéfiantes qu'au moment où ils ont été extraits de la mine.
Il a été maintenant constaté (et c'est ce qui constitue la base de la présente invention) que l'oxydation des charbons à coke, par échauffement, peut être dirigée et limitée de manière telle que la carbonisation, à des températures comprises entre 550 et 1200 C., des houilles qui ont subi cette oxydation donne naissance à des semi-cokes et à des cokes bien agglomérés, compacts, denses, réactifs et extrêmement homogènes.
En fait, les cokes et semi-cokes obtenus sont monoblocs, ils présentent une continuité parfaite sur la totalité de la largeur du four, le produit est aussi régulièrement bien fondu au milieu de la largeur du four que dans le voisinage de ce qu'on est convenu d'appeler les choux-fleurs, provenant de la cokéfac- tion du charbon au contact même des parois chauffantes qui en- cadrent la .nasse à cokéfier. Au milieu du saumon, il n'y a ni le Teernaht connu des Allemands, ni du coke poreux, ni des mous- ses.
Une conséquence intéressante de cette très grande homogé - néité est celle qui est relative à la réactivité. Les produits ainsi fabriqués (semi-cokes et cokes), toutes autres conditions de cokéfaction étant égales par ailleurs, sont beaucoup plus réactifs que ceux obtenus par des mélanges du charbon de base avec d'autres produits moins fusibles et surtout que ceux fabri-
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qués avec du charbon cru.
D'autre part, dans ces conditions de chauffage données, la durée de carbonisation des charbons qui ont été soumis à un échauffement oxydant convenablement réglé est moindre que celle des charbons crus correspondant d'où résulte une augmentation de la capacité de production, en supposant bien entendu que les conditions de marche soient les mêmes dans les deux cas.
Grâce au procédé industriel depréparation préalable des charbons, objet de la présente invention, la carbonisation sub- séquente de ces combustibles, à des températures comprises entre 550 et 1200 C. dans des fours de distillation à chambres verticales, inclinées ou horizontales, fournit des semi-cokes ou des cokes présentant les caractères spécifiés ci-dessus.
Ce procédé consiste essentiellement à soumettre la tota- lité du combustible collant, employé comme matière première à un échauffement oxydant contrôlé.
En pratique, cet échauffement oxydant est effectué tout entier ou seulement terminé, dans une enceinte de stockage, maintenue à une température inférieure à celle du début de fu- sion et dans laquelle la houille fait un séjour de durée varia- ble, la valeur de cette durée constituant le facteur à l'aide duquel on contrôle l'oxydation, et dépendant de la nature de la houille traitée, des transformations que la houille a pu su- bir au cours des opérations qui précèdent son emmagasinage dans l'enceinte et de la température qui règne dans cette dernière.
L'enceinte de stockage peut être chauffée par un procédé quelconque. On peut aussi ne pas la chauffer et y introduire la houille préalablement chauffée, les parois de l'enceinte étant, dans ce cas, plus ou moins calorifugées.
A titre d'exemple de réalisation du procédé objet de l'in- vention, et sans que les indications ainsi données limitent en auamne manière les modalités d'application de son principe, on indique ci-dessous, un mode opératoire utilisé pour la houille à
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coke de Carmaux.
Le charbon à coke cru de Carmaux s'écoule de la trémie 1-2 sous le contrôle d'un distributeur 3-4, dans un premier four 5 genre Buttner, où aspire le ventilateur 11 qui refoule dans un cyclone 12. De là, le charbon passe, sous le contrôle d'un éclu- seur rotatif, dans un second four, du genre Koppers, chauffé in- directement. Le charbon est ainsi porté à une température aussi élevée que possible (300 - 310 C. ), en évitant tout commence- ment de fusion dans la masse.
A la sortie de ce second four, le charbon ést repris par un élévateur 19 qui le déverse à la partie supérieure d'une tour verticale 21, alors qu'il se trouve à une température en- core élevée. Son écoulement à la partie inférieure de la tour 21 est réglé de telle manière que, d'une part, sa descente soit régulière et comporte un mouvement uniforme de translation ver- ticale, ce qu'on réalise en disposant un cône en tôle à la base de la tour, et que, d'autre part, le charbon fasse dans la tour un séjour d'environ 120 heures.
La tour 21 alimente les wagons de chargement 27 des fours de carbonisation,
Dans ces conditions, la température de la matière est com- prise entre 150 - 160 C. au sommet de la tour et 130-140 C. au moment du chargement dans le wagon 27.
A la faveur de ce chauffage prolongé, la houille éprouve une oxydation qui, commencant dans les fours en avant de l'élé- vateur 19, se continue dans la tour dite tour de transformation.
Dans cette dernière, elle s'effectue aux dépens de l'oxygène de 1'air ui environne les crains ou de celui que la houille tient en dissolution. Le contrôle de la durée du séjour dans la tour permet de régler à la valeur optimum, la modification que la fusibilité accuse en fin de compte.
La réalisation d'un procédé d'échauffement oxydant, parti- culierement économique, consiste dans l'utilisation des gaz chaude
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des carneaux collecteurs des fumées des fours, dans lesquels on carbonise la houille. On utilise ainsi judicieusement une par- tie de la chaleur que contiennent ces gaz chauds pour chauffer méthodiquement la masse de charbon contenue dans un système de tours métalliques, munies de tubes disposés en quinconce, à l'in- térieur desquels ces gaz chauds circulent avant d'être rejetés dans l'atmosphère.
Si l'on dispose, à l'avance, de charbon cru sec obtenu par traitement sur des tables d'épuration pneumatique par exem- ple, il suffit, dans ces conditions, de distribuer le charbon régulièrement et méthodiquement dans le système de tours chauf- fantes, de manière, compte tenu de la nature du charbon, de son degré d'oxydation préalable, de la température et de la durée de séjour dans la tour, à réaliser le pouvoir agglutinant recherché.
Si l'on dispose de charbon cru humide, celui-ci est distri- bué au moyen d'une sole doseuse, par exemple, dans un four sé- cheur muni d'un cyclone et d'un dépoussiéreur. Le charbon sec, légèrement chaud (environ 80-100 C. ) est distribué méthodique- ment au sommet des tours chauffantes, munies chacune, au-dessus de leur orifice de sortie, d'un cône de répartition destiné à provoquer la descente régulière du charbon dans la tour, lors du chargement des coal-carr. Le croquis (schéma II) indique le carneau collecteur des fumées des fours de carbonisation au- dessus duquel se trouve le ventilateur aspirant ces fwnées pour les refouler dans la chambre de distribution, de là, à travers les tubes, dans une chambre collectrice au-dessus de laquelle se trouve la cheminée destinée à l'évacuation des fumées refroi- dies dans l'atmosphère.
REVENDICATIONS.
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Process for preparing coking coals, before their distillation, with a view to obtaining high quality semi-cokes and cokes.
The present invention, due to Mr. Benezech, Chief Engineer of the Compagnie Générale Industrielle in Carmaux (Tarn), relates to a process for preparing coals suitable for coking, before their distillation, with a view to obtaining, after carbonization ( temperature of the residue 550 to 1200 C.), in ovens with vertical, inclined or horizontal chambers, semi-cokes and cokes of extraordinarily high homogeneity.
Up to now, the improvement of the homogeneity, as of the quality of semi-cokes and cokes, has been obtained by mixing, in variable but determined proportions, with the sticky charcoal (base charcoal) either semi-cokes, or coke dust, or lean coals, or oxidized sticky coals.
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It is known that coking coals rich in bituminous materials, when they are stored during the summer, in large masses, in great thicknesses, heat up all the more rapidly the longer the heat period and that the outside temperature is higher. It can even happen that a fire nest, breaking out at a particularly hot point in the mass, causes a total fire in the stock. It is also known that coking coals, having undergone, during storage, a more or less deep heating, no longer have the same coking qualities as when they were extracted from the mine.
It has now been observed (and this is what constitutes the basis of the present invention) that the oxidation of coking coals, by heating, can be directed and limited in such a way that carbonization, at temperatures between 550 and 1200 C., coal which has undergone this oxidation gives rise to semi-cokes and cokes that are well agglomerated, compact, dense, reactive and extremely homogeneous.
In fact, the cokes and semi-cokes obtained are in one piece, they have perfect continuity over the entire width of the oven, the product is also well melted in the middle of the width of the oven as well as in the vicinity of what is It is agreed to call cauliflowers, which come from the coking of charcoal in contact with the heating walls which frame the pan to be coked. In the middle of the salmon, there is neither the Teernaht known to the Germans, nor porous coke, nor foams.
An interesting consequence of this very great homogeneity is that relating to reactivity. The products thus manufactured (semi-cokes and cokes), all other coking conditions being equal, are much more reactive than those obtained by mixtures of base coal with other less fusible products and especially than those manufactured.
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qués with raw charcoal.
On the other hand, under these given heating conditions, the carbonization time of the coals which have been subjected to a suitably regulated oxidative heating is less than that of the corresponding raw coals, which results in an increase in production capacity, assuming of course, the running conditions are the same in both cases.
Thanks to the industrial process of preliminary preparation of the coals, object of the present invention, the subsequent carbonization of these fuels, at temperatures between 550 and 1200 C. in distillation furnaces with vertical, inclined or horizontal chambers, provides semi -cokes or cokes exhibiting the characters specified above.
This process essentially consists in subjecting the entire sticky fuel, used as raw material, to controlled oxidative heating.
In practice, this oxidative heating is carried out entirely or only completed, in a storage enclosure, maintained at a temperature lower than that of the start of melting and in which the hard coal stays of variable duration, the value of this duration constituting the factor by means of which the oxidation is controlled, and depending on the nature of the treated coal, on the transformations which the coal may have undergone during the operations which precede its storage in the enclosure and on the temperature prevailing in the latter.
The storage enclosure can be heated by any method. It is also possible not to heat it and to introduce the previously heated coal into it, the walls of the enclosure being, in this case, more or less heat-insulated.
As an example of an embodiment of the process which is the subject of the invention, and without the indications thus given limiting in any way the methods of application of its principle, an operating method used for coal is indicated below. at
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Carmaux coke.
The raw Carmaux coking coal flows from hopper 1-2 under the control of a distributor 3-4, into a first furnace 5 of the Buttner type, where the fan 11 is sucked which delivers it into a cyclone 12. From there, the coal passes, under the control of a rotary chiller, into a second kiln, of the Koppers type, heated indirectly. The charcoal is thus brought to as high a temperature as possible (300 - 310 C.), avoiding any start of melting in the mass.
On leaving this second furnace, the coal is taken up by an elevator 19 which discharges it to the upper part of a vertical tower 21, while it is still at a high temperature. Its flow to the lower part of the tower 21 is regulated in such a way that, on the one hand, its descent is regular and includes a uniform movement of vertical translation, which is achieved by placing a sheet metal cone at the bottom. base of the tower, and that, on the other hand, the coal stays in the tower for about 120 hours.
Tower 21 feeds the loading wagons 27 of the carbonization furnaces,
Under these conditions, the temperature of the material is between 150 - 160 C. at the top of the tower and 130-140 C. when loading into wagon 27.
By virtue of this prolonged heating, the coal experiences an oxidation which, beginning in the furnaces in front of the elevator 19, is continued in the tower known as the transformation tower.
In the latter, it is carried out at the expense of the oxygen in the air which surrounds the fears or of that which the coal holds in solution. By controlling the length of stay in the tower, it is possible to adjust to the optimum value, the modification which the fusibility ultimately induces.
The realization of an oxidizing heating process, particularly economical, consists in the use of hot gases
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flues that collect the smoke from the furnaces, in which the coal is carbonized. Part of the heat contained in these hot gases is thus judiciously used to methodically heat the mass of coal contained in a system of metal towers, provided with tubes arranged in staggered rows, inside which these hot gases circulate before to be released into the atmosphere.
If we have, in advance, dry raw coal obtained by treatment on pneumatic purification tables, for example, it suffices, under these conditions, to distribute the coal regularly and methodically in the system of heating towers. - Fantes, so, taking into account the nature of the carbon, its degree of prior oxidation, the temperature and the length of stay in the tower, to achieve the desired agglutinating power.
If wet raw coal is available, this is distributed by means of a metering hearth, for example, in a drying oven fitted with a cyclone and a dust collector. The dry, slightly hot coal (about 80-100 C.) is distributed methodically at the top of the heating towers, each provided, above their outlet, with a distribution cone intended to cause the regular descent of the gas. coal in the tower, when loading coal-squares. The sketch (diagram II) shows the flue that collects the fumes from the carbonization ovens, above which is the fan sucking these fwneas in order to force them back into the distribution chamber, from there, through the tubes, into a collecting chamber beyond. above which is the chimney intended for the evacuation of the cooled fumes into the atmosphere.
CLAIMS.
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