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Pour : Procédé de fabrication de coke de qualité améliorée et installations pour la mise on oeuvre du procédé,
Les procédés de fabrication do coke métallurtique actuellement connus et appliques se limitent en principe aux opérations suivantes : 1- Mélange dans (les proportions appropriées de charbons plus ou moins cokéfiables employés sous formes de fines naturel- les ou de cribles concassés, cette opération ayant pour but de faire face à la pénurie mondiale de plus on plus accentuée en charbons autocokéfiants. Quelquefois, incorporation au mélange d'un certain pourcentage de semi-coke, de coke, de brai, d'huile ou même de matières inertes, pour améliorer
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la qualité du coke au point de vite cohésion, fissuration, densité et réactivité.
2- Broyage du mélange ainsi obtenu pour lui donner une certaine finesse, fonction de la nature des charbons employés, 3- Distillation du mélange ainsi préparé dans des chambres de carbonisation travaillant avec ou sans pilonnage
Dans son état actuel, la technique se borne donc à considérer le problème de la cokéfaction comme un simple pro- blème de dosage d'un mélange, de grosseur maxima des grains et de densité de chargement du produit à distiller,', comme si le charbon était un corps simple parfaitement défini, alors qu'en fait il s'agit d'un corps hétérogène extrêmement complexe se présentant sous forme d'un conglomérat de constituants orga- niques et inorganiques divers parmi lesquels on dénombre .
le vitrain, le clarain, le durain, le fusain et les matières minérales sédimentaires,
Cette technique rudimentaire présente de nombreux inconvénients, parce qu'elle subit la matière première au lieu do l'adapter aux besoins de la fabrication visée,,
1- Tout d'abord elle ne se préoccupe pas de l'élimination des "constituants nuisibles" à la fois au. point de vue cokéfac- tion et au point de vue utilisation du coke, Parmi coux-ci figurent les matières minérales sédimentaires et plus par- ticulièrement les composés inorganiques du soufre Il est vrai qu'à la mine le charbon est généralement lavé pour enlever les schistes qui ont été libérés à l'abattage, mais cette épuration n'a aucune prise sur les matières minérales sédimentaires qui sont restées prisonnières du conglomérat.
Celles-ci sont broyées et cokéfiées avec le charbon. Il en résulte : a) une diminution de la cohésion du coke, b) une diminution de la productivité de la Cokerie,
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en raison de la place occupée dans les chambres de carboni- sation par ces matières;
minérales, c) une diminution de la productivité et une augmen- tation de la mise au mille de coke aux hauts-fourneaux, on raison des calories nécessaires à la fusion des cendres, d) une formation de mâchefers dans les foyers domestiques, e) une impossibilité d'affecter ce coke à des usages chimiques ou métallurgiques spéciaux comme par exem- ple la fabrication d'électrodes ou la fabrication de pisés, f) tous les inconvénients connus d'un excès de soufre, 2-ar ailleurs, cette technique ne se préoccupe pas de l'élimination des "constituants organiques impropres" à la cokéfaction Parmi ceux-ci figurent a) le fusain qui ne présente aucune aptitude à la cokéfaction et qui, par ailleurs, se présente généralement avec uno teneur en cendres constitutionnelles relativement élevée.
b) los fines particules des autres constituants or- ganiques du charbon qui sont oxydées et qui,, de cc fait, ont perdu tout pouvoir cokéfiant.
3-Snsuite, en ce qui concerne les" constituants organiques utiles"cette technique ne se préoccupe pas du dosage de laurs proportions dans le mélange final à cokéfier,Parmi ceux-ci figurent : le vitrain, le clarain et lo durain, Ces constituants présentent des propriétés cokéfintes très différentes et également dos écarts souvent considérables en ce qui concerne leur teneur cn cendres constitutionnelles.
Il on résulte que les propriétés du coke dépendent,dans une large mesure, de la proportion de ces constituants dans le mélange allant à la cokéfaction, Par exemple , du vitrain pur pourra fournir un excellent coke pour électrodes, parce que sa teneur on cendres constitutionnelles est généralement
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très faible, alors qu'un mélange dans des proportions bien déterminées de vitrain, clarain et durain sera générale- mont nécessaire pour obtenir un coke métallurgique dont les propriétés se rapprochent le plus possible des conditions idéales requises pour un coke de haut-fourneau, 4-En outre, cette technique ne se préoccupe pas de la struc- ture granulométrique du mélange final à cokéfier, et se borne à fixer tout au plus un point de l'échelle granulo- métrique.En effet,
la seule condition qui soit généralement imposée aux moyens de broyage actuellement mis en oeuvre est de fournir un produit broyé dont uns fraction déterminée passe à travers un tamis déterminé, par exemple 80% au tamis de 2mm.Cette manière de faire ne présenterait pas trop d'in- convénients si@le charbon était un corps simple- présentant une résistance mécanique bien définie, Mais, comme il s'agit on fait d'un conglomérat dont la résistance mécanique varia d'une sorte de charbon à l'autre, comme par ailleurs les divers constituants du conglomérat présentent des résistances mécaniques très différentes, et comme enfin le produit avant broyage se présente avec une structure granulométrique varia- ble,
il est bien évident que les procédés de broyage actuel- lement employés,conduisant pour le produit broyé, à une struc- ture granulométrique mal définie et constamment variable,,
Or la structure granulométrique du mélange final à cokéfier est d'une importance capitale,puisqu'elle condi- tionne la densité de chargement qui, elle-même, est un fac- teur déterminant au point de vue productivité des installa- tions de cokéfaction et au point de vue qualité du coke* Il existe donc, pour chaque charbon ou pour chaque mélange.de charbon, une structure' granulométrique optima qui dépend d'ailleurs,dans une très large masure, de l'humidité des charbons employés.
Cette structure idéale, les méthodes de broyage actuellement employées ne permettent pas de la donner
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aux charbons, à cokéfier. Elles conduisent en particulier à une formation d'un excédent considérable de fine poussière, parce qu'elles sont beaucoup trop destructives de la ma- tière et parce qu'elles ne prennent aucune précaution pour soustraire au broyage les fractions du charbon qui possè- dent déjà la structure granulométrique désirée.
On, un excé- dant de fines poussières diminue la densité de.chargement lorsque l'on emploie des charbons humides, augmente les ris- ques d'oxydation du charbon et diminue la cohésion du coke, surtout lorsque l'on emploie des charbons relativement pau- vres en bitumes, 5- Enfin, cette technique ne se préoccupe pas plus de la struc- ture granulométrique des divers constituants, Or, pour cha- que constituant, il existe une dominante granulométrique optima qui donne les meilleurs résultats à la cokéfaction au point de vue cohésion et structure cellulaire.
Ceci est particulièrement vrai pour le durain dont les propriétés cokéfiantes sont généralement moins prononcées que celles du vitrain ou du clarain, A titre indicatif, pour de nom- breux charbons il faudra rechercher pour le durain une struc- ture granulométrique assez resserrée avec une dimension du grain dominant de l'ordre de 0,8 mm par exemple. Pour la vitrain et le clarain, par contre, une plus grande latitude pourra être laissée, parce que ces constituants fondent plus facilement de sorte qu'une structure granulométrique resserrée et une grande finesse du: grain dominant ne sont pas absolument nécessaires.
Cette plus grande latitude est d'ailleurs la va-. riable qui permettra de donner ai mélange final à cokéfier la structure granulométrique imposée par les considérations de densité de chargement exposées plus hut Or les procédés de fabrication actuellement appliqués conduisent à des résul- tats diamétralement opposés à ceux qu'il convient de rechar- cher.En effet, on trouve généralement dos dimensions pour
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la grain dominant qui sont de l'ordre de 0,6 mm pour le
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vitrain et le clarain et de l'ordre de 2mm pour le durain,
on raison de la plus grande résistance mécanique de ce dernier
La présenta invention substitue à cotte technique rudimentaire une technique nouvelle qui, à l'aide de moyens extrêmement simples, supprime ces inconvénients simplement
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parce qu'elle tient compte de la vraie nature des charbons, ce que no font pas les procédés actuellement appliqués* La procédé selon l'invention permet j 1-.
De fabriquer un coke métallurgique da qualité constate, oc qii est très importent pour les hauts-fournonax. 2- Pour des charbons donnés, d'obtenir un coke métallurgique de qualité considérablement améliorée au point de vue "cohésion, structure cellulaire, réactivité et pureté en
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cendres et en soufres 3e 1-Paur une cohésion imposée, de fabriquer un coke métallur- gique obtenu à partir d'un mélange comprenant une plus forte proportion de charbons difficilement cokéfiables, tout en améliorant simultanément sa qualité au point do vue "structure cellulaire,
réactivité et pureté cn cendres et en soufre"* 4- De fabriquer des cokes spéciaux à très faible teneur en cendres et en soufre à usages métallurgiques ou chimiques particuliers 5 D'extraire de certains charbons, considérés jusqu'ici comme non cokéfiables et brûlés de ce fait intégralement dans des foyers , une certaine fraction de charbon parfai-
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tement cokéfiable# Salon l'invention, le procédé consiste à soumettre le charbon 'F- une désintégration de structure pour libérer les divers constituants du conglomérait fusain, vitrain, clarain, durain et constituants minéraux sédimentaires; à former, par séparation qualitative, des concentrés de ces divers cons- @
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tituants;
à éliminer tout ou partie des concentrés minéraux et des concentrés organiques sans ou à faible pouvoir cokéfiant; à donner eux autres concentres présentant une bonne aptitude à la cokéfaction une structure granulométrique appropriée et à cokéfier les concentrés ainsi prépares soit individuellement, soit sous forme d'un mélange ayant uns composition pétrogra- phiqua et une structure granulométrique parfaitement déterminées
La libération des constituants s'effectuera par désin- tégration de la structure du conglomé,rat de façon que dans le pro- duit désintégré la chance de trouver réunis, dans un même grain, des constituants de nature différente,soit extrêmement faible,
Il est bien évident qu'on ne soumettra à la désintégration ni des morceaux de charbon trop gros, ni les fractions du charbon dens lesquelles les divers constituants préexistent à l'état libéré, Si le charbon brut se présente sous forme de fines, on séparera donc par tamisage les fractions granuloetriques inférieures qui contiennent les constituants libérés. Si, par contre, le charbon brut se présente sous forme de criblés, il sers d'abord concassé, comme c'est déjà l'usage actuellement, en prenant cependant soin de choisir des types de concasseurs qui évitent une formation exagérée de fine poussière., Comme dans le cas précédent,
il sera ensuite procédé par tamisage dm du produit concassé à une séparation des fractions granulo- métriques inférieures qui contiennent los constituants libérés par le concassage. Dans les deux cas, on soustraira donc les constituants libérés présentant une granulométrie convenable à toute action destructive ultérieure et on ne soumettra à la désintégration de structure que du charbon parfaitement ca- libré. Le calibrage optima à adopter est un cas d'espèce puisqu'il dépend de la structure du charbon employé. II n'est donc pas possible de l'indiquer d'une façon générale.
Bouc fixer les idées , et à titre purement indicatif, on peut cepen- dant préciser qu'un calibrage compris entre 2 et 15 mm convient @
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parfaitement bien dans de nombreux cas,
La formation de concentres est obtenue notamment soit par une séparation basée sur le différence de grosseur des grains des constituants libérés, c'est-à-dire par tamisage, soit en utilisant la différence de densité entre les divers constituants,
Le fusain libéré so présente, généralement, en raison de sa grande friabilité, sous forme de fine poussière. Il on est de même par définition des fines particules de charbon oxydé.
Le vitrain et le- clarain libérés se présentent gaie- ralement sous forme de petits grains, en raison de l'existence d'un réseau serré de diaclases qui divisent le lit perpendicu- lairement à la stratification,
Le durain, en raison de sa grande résistance méca- nique,se présente généralement sous forme de grains plus gros,
Les matières minérales sédimentaires libérées sont, suivait leur forme dans le charbon et suivant leur résistance mécanique propre, réparties soit uniformément sur toute l'échelle granulométrique;
soit principalement sous forme do poussières dans les fractions granulométriques inférieures, soit au con- traire principalement sous forme de plaquettes dans les frac- tions granulométriques supérieures,
La séparation granulométrique, par simple tamisage, permet donc d'obtenir : -dans les fractions granulométriques inférieures des concentrés de fusain ot de fines particules de charbon oxydé, -dans les fractions granulométriques soyennes des concentrés de vitrain et de clarain.
-dans les fractions granulométriques supérieures des concentrés de durain,
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Ces concentrés contiennent encore une proportion plus ou moins forte de constituants Minéraux sédiment aires libérés, La densité des constituants organiques étant de 1*'or- dre de 1,3 à 1,7 contre 2 à 3 pour les constituants minéraux, on obtiendra, en soumettent les fractions granulométriques précédemment obtenues par tamisage à une séparation basée sur la différence de densité, des concentrés organiques épurés d'une part,
des concentrés minéraux d'autre part et enfin des concentrés intermédiaires de mixtes
L'élimination des concentres nuisibles ou impropres pour l'opération de cokéfaction et pour l'utilisation du pro- duit de la cokéfaction sa fera en fonction du résultat recher- ché. Il y a dans la généralité des cas intérêt à rejeter pure- ment et simplement les concentres minéraux,,
Les concentrés de mixtes sont également à éliminer du processus de la cokéfaction, mais leur récupération comme combustible de chaudières est possible.
Quant aux concentrés de fusain et de charbon oxydé, il y a également intérêt à les éliminer sauf dans le cas où le charbon présente un excédent de bitume tel que leur incor- poration dans le processus de la cokéfaction ne présente pas trop d'inconvénient, Lorsque ces concentrés sont éliminés, il est naturellement inutiler de les soumettre à aucune épuration, puisque malgré leur teneur relativement élevée en cendre cons- titutionnelles et sédimentaires, ils conviennent, en raison de leur grande finesse, parfaitement bien comme charbon pul- vérisé pour le chauffage,
Los autres concentrés organiques épurés, c'est-à-dire les concentrés de vitrain,
de clarain et de durain seront géné- ralement introduits dans la procéssus de la cokéfaction.! Il y a cependant des cas où il faudra éliminer tout ou partie des concentrés de durain. Ce sera, par exemple, le cas lorsqu'un
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charbon manque de bitumes ou qu'un charbonnage voudra extraire une fraction cokéfiable d'un charbon considéré jusqu'ici comme incokéfiable. C'est un cas d'application particulièrement in- téressant du procédé pour des pays pauvres en charbons à coke, parce qu'une partie du charbon brûlé jusqu'ici sous des chau- dières peut être mise ainsi à la disposition de l'industrie de cokéfaction.
Il y a enfin des cas où l'on soumettra à le coké- faction les seuls concentrés de vitrain épuré, par exemple lors- qu'on voudra fabriquer des cokes spéciaux ultrapurs comme les cokes pour électrodes*
Les concentrés retenus pour la cokéfaction reçoivent une structura granulométrique bien déterminée par une opéra- tion de broyage contrôlé, Pour chaque concentré, la structure granulométrique est choisie de telle façon que las propriétés cokéfiantes des constituants soient utilisées au mieux et que le mélange final, dont la structure granulométrique est la ré- sultante des structures granulométriques individuelles des concentrés, présente une densité de chargement optima, compte tenu du résultat recherchée
Cette structure granulométrique est fonction de nom- breux facteurs,
en particulier de la nature des charbons em- ployés, de lour humidité, du mode de chargement des fours, etc.*. Elle doit être déterminée par des essais dais chaque cas d'espèce,, Il est donc très difficile de donner des indi- cations générales valables dans tous les cas, Pour fixer les Idées, et à titra purement indicatif, on peut cependant préci- ser que, dans de nombreux cas, de bons résultats sont obtenus lorsque la proportion maxima de grains est comprise entre 0,5 et 1,2 mm pour les concentrés de durain et entre 0,5 et 3 mm pour les concentrés de vitraLn et de clarain,
Les concentrés ainsi préparés seront ensuite cokéfiés individuellement ou en mélange d-ans des proportions bien défi-
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nies,, selon la fabrication visée,
Cette technique nouvelle,
dont les principes vien- nent d'être exposés, peut être appliquée soit à un charbon pris individuellement , soit à un mélange de plusieurs char- bons."
La première façon do faire s'imposera généralement lorsqu'on désire obtenir des concentrés très riches ou lors- qu'on se trouva en présence de charbons considérés jusqu'ici comme non cokéfiable et dont on veut extraire une certaine fraction de charbon cokéfiable Il sera alors généralement plus avantageux d'effectuer lesopérations au siège d'extrac- tion du charbon, c'est-à-dire à la mine même.
La deuxième façon de faire convient généralement mieux aux cokeries qui reçoivent un graid nombre de charbons différents et qui peuvent difficilement envisager un traitement séparée*
Les diverses opérations élémentaires pour la mise en oeuvre du nouveau procédé sont les suivantes: -séparation granulométrique primaire, effectuée sur le charbon brut de cokéfaction à ltétat de fines ou de criblés concassés -désintégration de structure , -séparation granulométrique sccondaLrs, -épuration ou séparation par densité, -broyage granulométrique "contrôlé", -dosage et mélange,*
1 )-Séperation granulométrique primaire:
La séparation granulométrique primaire sur le charbon brut à l'état de fines ou de criblés concassés a pour but de former des concentres primaires avec les constituais préexis- tants à l'état libéré, de soustraire à toute action destruc- tive ultérieure les concentrés primaires possédant la struc- ture granulométrique exigée, de séparer la fraction du char-
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----bon devant être soumis à la désintégration structurale pour libérer les constituants prisonniers.
Elle est effectuée par simple tamisage . Comme généra- lement les charbons sont chargés d'humidité, il sera avantageux d'effectuer le tamisage sur des appareils séparateurs du type inoolmatable, notamment du genre de ceux décrits dans le brevet belge N 488.526 pour "Procédé de criblage ou de tamissage direct de matières humides et appareillage appliquant ce procédé" au nom de Mr. Eugène Marie Burstlein. Ces appareils, dont la surface de travail est toujours sèche, permettent de traiter les charbons chargés très fortement en humidité.
Le nombre de fractions à obtenir par la séparation pri- maire et les limites de fractionnement dépendent de la nature du charbon employé et du degré de concentration qu'on désire dans les produits finaux. Par cette opération, on obtient principa- lement : dans les fractions granulométriques inférieures des concentrés de fusain et de fines particules de charbon oxydé , dans les fractions moyennes des 'concentrés de vitrain et de clarain, dans les fractions supérieures des concentres de durain et dans le refus des concentrés du conglomérat naturel.
2 ) Désintégration de structure :
La désintégration de structure a pour but de libérer les constituants du concentré de conglomérat constitué par le refus obtenu au cours de la séparation primaire. Elle s'ef- fectue avantageusement par éclatement des morceaux de charbon dans un désintégrateur du type décrit dans la demande de brevet français déposée par Monsieur Eugène Marie Burstlein le 22 décembre 1948 sous le n PV 565.148 pour "Procédé de désintégration de conglomérats en vue d'en libérer les constituants, et appareil- lage appliquant ce procédé", qui projette les morceaux de char- bon ayant une grosseur régulière, sur une surface dure, avec une vitesse appropriée qui est fonction de leur nature. Le conglomérat se trouve ainsi décomposé en ses constituants sans
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destruction notable du grain.
Seul le fusain , qui se présente généralement sous forma do lentilles caractéris- tiques interstratifiées dans le masse, est, en raison de sa grande friabilité, transformé en fine poussière; son enlèvement est assuré dans le désintégrateur lui-môme par un appareil de dépoussiérage approprié,
Dans des installations de cokéfaction existantes, il est possible de faire fonctionner en désintégrateurs les broyeurs existants, en réduisant leur intensité de broyage, Comme à l'effet de désintégration s'ajoute, dans ce cas, un effet do destruction, les concentrés obtenus seront naturel- lement moins riches et la formation de poussière sera nota- blement plus forte,
3 ) Séparation granulométrique secondaire:
La séparation granulométrique secondaire a pour but de former des concentrés secondaires avec les constituants libérés par la désintégration, de soustraire à toute action destructive ultérieure les concentrés secondaires possédant la structure granulométrique exigée, de séparer éventuelle- ment la fraction du charbon ayant résisté à la désintégra- tion en vue de la recycler dans le désintégrateur sous forme épurée ou non,
Cette opération s'effectue avantageusement comme la séparation primaire sur des tamis du type incolmatable,
Comme pour la séparation primaire, le nombre des frac tions et les limites de fractionnement dépendent de la nature du charbon employé et du degré de concentration et de pureté désiré dans les produits finaux, 4 )
Epuration ou séparation par densité :
L'épuration a pour but de/débarrasser les concentrés précédemment obtenus dos matières minérales sédimentaires, c'est à-dire de celles qui ont été apportées par les eaux ou par'le
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vent lors do la formation de la houille. Elle ne prétend pas éliminer lcs matières minérales constitutionnelles, c'èst-à-dire celles qui ont appartenu six substances végétales qui ont formé la houille.Mais étant donné que dans les cendres de la plupart dos charbons, la majeure partie do celles-ci est constituée de matières minéralos apportées lors de la sédi- mentation, cette épuration conduit à un abaissement très imper- tant de la teneur en cendres des concentrés précédemment obtenus.
Par voie de conséquence, leur teneur en soufre minéral se trouve également notablement diminuée.
L'épuration peut s'effectuer per l'un ou l'autre des procédés classiques utilisant les différence de densité entre constituants, comme par exemple l'épuration par liquides denses, l'épuration par liquides en mouvement ou l'épuration pneumatique, Cependant, étant donné que l'on dispose de frac-' tions granulométriques très resserrées, il sera avantageux de recourir à dépuration pneumatique qui joint aux avantages d'un faible encombrement d'un investissement et de frais d'ex- ploitation modérés, ceux d'un traitement sans mouillage du charbon*
Elle peut 'être faite sur chaque fraction granulo- métrique séparément ou en vue de réduire les frais d'appareil- lage, cn réunissant les fractions primaires et secondaires de même grosseur.
On renoncera généralement à l'épuration des fractions granulométriqucs qu'on aura intérêt à éliminer du processus de la cokéfaction,
On obtient ainsi des concentrés de schistes qui se- ront rejetés, des concentres do mixtes qui peuvent être brûlés sous des chaudières et dos concentrés organiques épurés qui serviront à la cokéfaction.
5 ) Broyage granulometrique contrôlé :
Le broyage granulométrique "contrôlé" a pour but de donner aux concentrés, épurés ou non, ne possédant pus la finesse
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voulue, une structure granulométriques appropriée- pour obtenir les meilleurs résultats possibles à la cokéfaction, Cette struc- ture dépend des propriétés cokéfiantes de chaque concentrer du dosage qualitatif dans le mélange d'enfournement et de la structure granulométrique exigée pour ce dernisr.
compta tenu de cc qu'une densité de chargement aussi élevée que possible présente généralement un intérêt incontestable au point de vue productivité des batteries, et qualité du coke lorsque le charbon employé gonfle peu à la cuisson.
Ce broyage s'effectue dans dos broyeurs du type courant mais à intensité de broyage variable, fonctionnent en combinaison avec un séparateur final, La combinaison de ces deux appareils permet de communiquer aux concentrés une struc- ture granulométrique à courbe de Gauss très resserrée, puis- que l'intensité du broyage détermine la branche inférieure et le séparateur la branche supérieure do cette courbe
6 ) Dosage et mélange :
Les différents concentrés organiques retenus pour la cokéfaction seront introduits dans les fours, soit individuel- lement, soit en mélange, avec ou sans addition d'éléments étran- gers, suivant les fabrications visées et le charbon utilisé,
Le dosage et le mélange sont effectués à l'aide d'appareils doseurs et mélangeurs classiques.
Le procédé qui vient d'être décrit et qui permet , contrairement aux procédés connus, de so rendre maître de la structure granulométrique et de la composition pétrographique du charbon à cokéfier, est utilisable dans n'importe quel type de fours à coke qu'il soit chargé par le haut ou pilonné,
Afin de mieux faire comprendre l'invention, on va décrire ci-après en regard des dessins annexés, quelques exemples- d'installations do cokeries mettant en oeuvre le procédé, ces exemples nétant pas limitatifs et LES particula- rités ressortant tant dos dessins que du texte faisant, bien entendu partie de l'invention.
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La figure 1 représente schématiquement. les instal- lations et le circuit des matières pour une cokerie ne recher- chant pas la. fabrication de cokes ultra-spéciaux ou travaillant avec des charbons relativement faciles à cokéfier, pour lcs- quels un dosage très rigoureux des proportions de clarain, vi- train et durain n'est pas absolument indispensable.
La figure 2 représente schématiquement les instal- lations et le circuit des matières pour une cokerie recherchant au contraire la fabrication de cokes très spéciaux ou travail- lant avec des charbons plus difficilement cokéfiables, pour lesquels un dosage spécial des proportions do clarain, vitrain et durain est nécessaire,
La figure 3 représente le plan schématique et le cir- cuit dos matières pour une cokerie existante possédant au moins doux broyeurs, dont les installations ont été adaptés au nouveau procédé,
La figura 4 représente schématiquemont les instal- lations et le circuit dos matières pour une cokerie analogue à celle de la figure 3.
l'opération d'épuration étant supprimée,
La figure 5 représenta, pour une cokerie de même type, une variante du schéma précédent pour des charbons de nature différente,
La figure 6 représente le plan schématique et le cir - cuit des metières pour une cokorie existante, possédant un seul broyeur, dont les installations, ont été simplement complétées, par une séparation primaire et secondaire,
La figure 7 représente le- plan, schématique d'une cokerie existante, possédant une seul broyeur, dont l'instal- lation a été complétée simplement par uns séparation primaire,
La figure 8 représente le plan schématique d'une ins- tallation convenant plus particulièrement à un charbonnage qui se propose de revaloriser une partie de son charbon considéré actuellement comme non cokéfiable, par extraction des frac-
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tions cokéfiables,
Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, la préparation du charbon comprend six atoliors; la séparation primaire SP, la désintégration D, la séparation secondaire Ss, l'épuration E, le broyage granulométrique contrôlé B et l'installation du mélange V.
Le charbon brut de cokéfaction,sous forme do fines
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ou de criblés concrassds, venant des silos A est amené par le transporteur 11-1 à la séparation primaire Sj, comprenant des ternis vibrants à 4 plateaux superposés a,b,c,d, Ces tamis sont du type incolmatabLe à surface de travail sèche, permets tant ,par conséquent de tamiser des charbons chargés d'humi- dité.
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On obtient de cette façon cinq fractions grl1ulomç- triques dont lcs quatre inférieures constituent des chantres pri- 47#resformês avec les constituants préexistants à l'état li- bre d,-ns le charbon brut de cokéfaction, et le refus un con- centré de charbon à l'état de conglomérat naturel.
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La fine poussière, c'est-à-dire le passé du platteau d est un concentré primaire de fusain et de charbon oxydée Il est éliminé du processus de la cokéfaction et envoyé aux chaudières C.
La fraction granulométrique c/d est un concentré
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primaire de vitrain et de clarain présentant une grDl1ulomêtric convenant à la contactions, Il cst envoyé par le transporteur cl à lrépuratcur Eg pour enlèvement des matières minérales sé- di. m:J1 t 11 ir es.
La fraction gr3nulométril1ue est un concentré primaire intermédiaire: formé de vitrain, clarain et durnLll prd- scntnnt également une Zrnuloui6tric convenant généralement à If? cokéfaction Il est envoyé par le transporteur bl à l'pu- jrateur E2
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La fraction grcnulométriqua o b ost un concentré primaire de durain, dont la structure granulome tri que demande a âtre roctifiée, Il est envoyé par le trffi1sporteux !l z, lrépu- rotor El* Le refus du alaüc--u a est un concentre forme de norcreux do charbon à l'état de conglomérat naturel. il est diri- gé par 10 transporteur 2 sur le désintégrateur D qui fait éclater les morceaux en les projetant par force contrifugs sur une surface dure.
La fine poussière, produite pendant la désintégration et formée essentiellement de fusain est captée par lo cyclone G et envoyée eux chaudières C. Le produit éclaté est envoyé
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peur la transporteur ll, la séparation secondaire as* Celle-ci se compose, comme sa séparation primaire, #de tamis vibrants incolmatables à quatre plateaux superposés .f.Jh, les plateaux de môme- niveau présentant par ailleurs un écertcmcnt do mailles identique .
Il est bien évident que la séparation secondaire est moins importante au point de vue volume des installations que la séparation primaire, puisque la tonnage à traiter ne
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représente qu'une partie du tonnage total du charbm,
Le refus du plateau e, qui contient les morceaux de charbon ayant résisté à la désintégration , est recyclé dans le désintégra tour D par lo transporteur D2
Les autres fractions granulométriques subissent le même traitement que les fractions granulométriques corres- pondantes de le. séparation primaire,
Par conséquent, le concentré de fusain secondaire obtenu comme passé du plateau 11 est envoyé aux chaudières C.
Le concentré secondaire do vitrain et de clarain
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h est envoyé par le transporteur 2 à l'épurateur Est
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Le concentré secondaire intermédiaire (le vitrain clarain et durain f/g va, par l'intermédiaire du transporteur f2 à l'épurateur E2.
Et/enfin le concentre secondaire de durain e/f est envoyé par le transporteur e2 à l'épurateur E1.
L'atelier d'épuration E est composé de tables pneumatiques épurantes qui joignent, eux avantages d'un faible encombrement, d'un investissement et de frais d'exploitation modérés, coux d'un traitement sans mouillage du charbon. Mais il est bien évident que tout autre, système dépuration pour- rait être employé, comme par exemple, l'épuration par liquides denses ou par liquides en mouvement, le but poursuivi étant de débarrasser d'une façon économique les concentrés primaires et secondaires retenus pour la cokéfaction des constituants minéraux libérés qu'ils renferment encore,
Les différents épurateurs donnent lieu à la forma- tion de concentrés de schistes, de concentrés de mixtes et de concentrés organiques épurés.
Les schistes des tables épurantes E1 ,E2 ot E3 sont restés on R1 ,R2 et R3. .
Les mixtes produits par ces marnes tables vont aux chaudières par le transporteur M.
Le mélange des deux concentrés épurés c/d et g/h sortant de l'épurateur E3 et qui a la structure granulométrique voulue pour être cokéfié directement, est envoyé à la vis mélangeuse V par le transporteur E'3,
Le mélange des deux concentrés épurés b/c et f/g sortant de l'épurateur E2, dont la granulométrie convient généralement à la cokéfaction, est envoyé au mélangeur V par le transporteur E'2. Au cas où il serait nécessaire de lui donner une structure granulométrique plus fine, il est possible de l'envoyer par le transporteur e'2 au broyeur B.
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Le mélange des deu.x concentrés épurés a/b et e/f sortant de l'épurateur E1 est dirigé par le transporteur E'1 sur le broyeur B qui est combiné avec le séparateur final Sf constitué par un tamis vibrent incolmatable à un seul plateau.
La refus du tamis est recyclé dans le broyeur B et le passé est envoyé par la transporteur B3 au mélangeur V.
En résumé, avec cette installation, on obtient pour la cokéfaction trois catégories de concentres épurés à structure granulométrique bicn définie : - un concentré de vitrain et de clarain provenant de l'épurateur E - un concentre de durain provenant du séparateur final Sf.
- un concentré intermédiaire de vitrain, clarain et durain provenant de l'épurateur E2.
Normalement, ces trois concentrés seront cokéfiés on mélange dans leur proportion naturelle, jadis ils pourront être cokéfiés également dans des proportions quelconques ou même individuellement, grâce aux transporteurs B. ,F2 et F3 qui permettent l'enfournement individuel des divers concen- trés,
Si le charbon présenta un excédent de durain pour les fabrications recherchées, celui-ci pourra être soutiré sur le transporteur B4 ou mieux sur le transporteur e pour être envoyé aux chaudières
Il est difficile d'indiquer d'une façon générale des limites de fractionnement convenant dans tous les ces pour les séparations primaires et secondaires.
Ces limites dépendent en effet; 1- des dimensions et de la forme sous lesquelles les constituants se présentent dans le charbon brut, c'est-à-dire de la struc- ture du conglomérat,
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2- du degré d'oxydation du charbon qui conditionne pour partie l'importance du dépoussiérage nécessaire, 3- dos propriétés cokéfiantes des divers constituants, 4- des fabrications visées.
A titre indicatif, ot pour fixer les idées seulement, le tableau ci-après indique, pour l'installation représentée sur la figure 1 , les limites de fractionnement exprimées en millimètres qui conviennent bien dans de nombreux cas:
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<tb> Plateaux <SEP> : <SEP> Limites <SEP> Moyenne
<tb>
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#######>-########## #A# ### ############## #####¯#-.¯¯##*¯¯¯¯¯¯##¯¯¯¯¯¯¯#.
acte de 2 à 5 mei environ 4
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<tb> b <SEP> et <SEP> f <SEP> 1 <SEP> à <SEP> 3 <SEP> mm
<tb>
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et g le5 mm" d ot h 0 1 mm " 0, 5
A noter que- ces chiffres ne représentent pas l'écar- tement dos mailles des toiles des plateaux, puisque les divers types de ternis vibrants ont des coefficients De tamisage propres dont il faut tenir compta
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La figure 2 représente schêmdtiquemcr.t une installa- tion qui se distingue de celle de la figure 1 par le fait que chacun des concentrés sortant de le séparation primaire et de la séparation secondaire peut recevoir une épuration séparée,
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qui permet do lui donner une structure granulome tri que sê- ciale Et une concentration plus forte.
Ainsi qu'on le voit sur la figure, l'épuration se fait dans sept appareils distincts. Le refus du tamis ± est d'abord envoyé par le transporteur e'2 à l'épuratcur E'1 avant
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d'âtre recyclé dans le dâsintégratcur'D Les concentrés zi2i 3"/* cif -flg -1! sont épurés respectivement dans les épurateurs $T5 rt EfiE''t Et4 auxquels ils sont amenés par les transporteurs, al ..- 1 - 1 -ca -fGet , Les produits épurés provenant des épurateurs E'S-E' 4-E' 6 -ET7 qui présentent une granuloimêtria convenable,
sont envoyés direc-
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teillent. au mélangeur V par los transporteurs Et' 3 -E"4 -En 6 -En 7
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ou directement aux fours per les transporteurs Ff3-F' 4-P' 6-F' 7* Les mixtes provenant de ces sept épurateurs sont envoyés eux chaudières; les schistes sent rejetés on Bl.......
R, Le broyage des fractions yb et 211 sortant dos repu- ratcurs Ex 5 et E'2 se fait séparément dans des broyeurs distinct- pour la fraction Ìf ' B2 pour la fraction ji/b combinés aux deux tamis vibrants incolrrtables Sf et Sf dont lsy refus
1 2 est recyclé dans le broyeur correspondante Les concentrés épu- rés et broyés sont conduits par les transporteurs B3 -B4 au mé-
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langeur V ou par les transporteurs B5 et B 6 dircetclient aix fours, Cette installation qui, par ailleurs, est identique
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à celle de la figure 1;
dom.1Ehaissal ce à six catégories de - concentrés épurés ayant des propriétés cokéfiantes très dif-
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férentes, Ella permot donc un dosage encore plus nuancé dos pro- portions de clarain, vitrain et durain dans le mélange d'enfour- nement, ce qui est particulièrement important pour les char- bons difficilement cokéfiables.
La gamme des combinaisons possibles est naturelle- ment bien :Plus étendue que dans l'exemple do la figure 1, Cette
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ins tc.l1E tion permet, en particulier on employant des char- bons appropriés, la fabrication de cokes tout à fait spéciaux pour l'industrie chimique ou métallurgique, comme par exemple les cokes pour électrodes, les cokes pour pisé, les cokes
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de recorburation, etc....
La figure 3 représente l'adaptation du procédé à une cokerie existante, possédant au moins deux broyeurs B1 et B2 marchant en parallèle, comme c'est usuel. Dans ce cas, il suffira de compléter les installations existantes par une séparation primaire Sp, une séparation secondaire Ss, une séparation finale Sf et une épuration E.
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Un des broyeurs existants, le broyeur Blpar exemple, fonctionne à vitesse réduite comme dsintégrateur. Pour ce travail, la capacité du seul broyeur B1 sera suffisante parce qu'il ne reçoit que le refus du plateau a.
Le concentré primaire brut a/b et le. concentré se- condaire brut e/f sont envoyés par les transporteurs a1 et e2 dans l'épurateur El qu'ils quittent par le transporteur; , E'1 pour passer ensuite au broyeur Bg qui fonctionne comme broyeur final ot qui est associé à l'appareil de séparation finale Sf.
Cette installation est, par ailleurs, tout à fait semblable à celle de la figure 1 et les mêmesréférences dési- gnent les organes analogues* Comme l'installation de la figure 1, elle conduit à la production de trois catétories do concentrés épurés* Bile permet donc les mêmes combinaisons, mais les concentrés présentent un degré de concentration moins élevée
La figure 4 représente l'adaptation du procédé à une cokerie possédant au moins deux broyeurs B et B , comme dans le cas précédent, mais l'opération d'épuration est sup- primée, Les installations de cotte cokerie ont donc simplement été complétées par une séparation primaire Sp, secondaire Ss et finale 3f,
toutes trois du type incolmatablc.
Dans cotte installation, les concentrés primaires a/b sont envoyés directement, par le transporteur a'l au broyeur B2 et les concentrés b/c et c/d au mélangeur V par les transporteurs b'l et c'1, ou directement aux fours par les transporteurs b'2 et c'2. Les concentrés secondaires e/f reçus par le transporteur e'2 sont réunis aux concentrés ri- @ maires a/b et envoyés au broyeur B2. Les concentrés secon- daires f/g et g/h vont directement eu mélangeur V par les transporteurs f'2 ot g'2, ou aux fours par les transporteurs f'3 et g'3.
Toutes les autres dispositions de l'installation sont apologues à celles de 'IL,7 figure 3 et sont désignées
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par les mêmes lettres de référence,
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Cette iir tnllation pertezt d'obtenir cinq catégories do concentrés non épures, sjunt des propriétés coke fiantes très différentes et des structures granulomstriqu-cs bien déter- .minées. ±11 es permettent la fabrication cl Un coke de qualité
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sensiblement améliorée au point do vue cohésion, structure
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cellulaire et r::c'G.71'î:
, mais non si point de vue cendres et soufre, sauf un certain pourcentage (l-i est élimina avec lcs concentrés de fus pin, général osent plus -impurs que les autres constituants
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La figure 5 représente une variante du cas précédent
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Le concentré iirim2ÍXG ±/.b , eu lieu de- passer en mélange avec le concentré secondaire dans le 'broyeur Bop est envoyé par le transporteur alll' dans le broyeur B Cette solution convient :;;JE :rticulil:I'cr.llent eux charbons présentent un excès de urein out le reste de l'installation est identique à
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celle représentée figure 4 et les organes analogues sont désignes par les menas références, La figure 6 montre Inapplication du procédé à une
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cokerie ne possédait qu'uri seul broyeur ssns adjonction J 'op- :J1'2 il épurât cur.
Les installations ont simplement été coilplér tècs 8r une séparation primaire Op ot secondaire 9s, toutes deux du type incolnietablo placées en amont et en aval du broyeur B existant, (pi est utilise, comme dans le cas des figuras 3 & , en dësintégratcur par réduction de sa vitesse de fonctionnement.
Cornac dans les eus précédents, 1 séparation primaire évite eux constituants libérés et mélanges ddns le charbon brut, d'être réduits en fine poussière lors du: bnoyagc. Ils conser- vent donc leur grDnulomiric Gt en ueme- temps le broyeur B se trou-n déchargé d'anviron 3;v ; le qui permet de l'utiliser cn désintégrateur par réduction de sa vitesse. Le concentre primaire a'b est envoyé eu broyeur par le transporteur cowme cl-na l'exemple précédent et le concentre sccoxWire e'f est
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est également envoyé eu broyeur per le transporteur E;n2 qui dé- bite dons le transporteur Da recyclant les ;r0Íns secondaires provenant du refus du ternis e.
Cette installation est, par ailleurs , identique à celle représentée sur la fig. 5. Elle perlât d'obtenir quatre
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c0tori0s de concentras non épurés avec une structure ,rnu- lornGtriuc contrôlée, La figure 7 représente , sch6f':.2tiquam2nt l'application ù.U procède, dm s sa forme le- plus simple, à une cokerie équi- pée d "-un seul broyeur. Les installations sont complétées r une séparation primaire à taxais vibrants incolLlttiblc6, placée en ...mont du broyeur Inexistante Dans ce cas, le refus du tamis ja et le fraction ±(b sont envoyés simultanément ai broyeur per 12 transporteur s"1 et L2 et le- produit sortant de ce broyeur est envoyé par le transporteur B5 au mélangeur V ou directement aux fours par le transporteur B6.
Cette disposition est naturellement moins efficace que les précédentes, mais elle présente cependant l'avantage d'éliminer les concentrés primaires de fusain et de cher- bon oxydé, et de permettre un certain nombre de combinaisons
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avec les trois catégories de "concentrés'1 auxquelles elle donne naissance.
La figure 8 représente sch6rlldtiquc@ent un exemple de l'application qui pourrait être faite du procédé par les
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charbonnages -qui se préoccuperaient de ruttre à la dispo- sition de leurs clients cokiers un charbon aux propriétés
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cokéfic1)tGS constantes et garanties, ou d'extraire d'un charbon non cokéfiable une fraction convenant parfaitement bien à la cokéfaction. Cette préparation partielle du charbon au
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siège d'extraction même présenterait, per ,illcurs, le grand avantage d'éviter un transport inutile, pour les constituants à éliminer du processus de le cokéfaction.
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Le charbon venant du puits d'extraction !?-passe d'abord en ------L pour classification et élimination des schistes et des mixtes qui ont été libérés lors de l'abattage.
Le tout-venant ou les criblés lavés passent ensuite au concas- sage Cc pour réduire leur dimension à moins de 15 mm par exem- ple. Le produit concassé traverse la/séparation primaire Sp qui donnera naissance à des concentrés primaires.
Les concentres do fusain, soit le passé du plateau d, seront expédiés an Cf1 comme charbon de chaudière d'une certaine qualité.
Si le charbon est trop pauvre- on bitumes pour permettre une bonne cokéfaction, l'excédant do durain est également éliminé en Cd1. Le réglage du pourcentage de durein à maintenir dans les fractions de charbon destinées à la coké- faction s'effectue très simplement par modification de la gros- seur des mailles du plateau b.
En diminuant par exemple cette grosseur, la pro- portion de durain maintenus dans le concentré b/c pour la cokéfaction diminue et la quantité du concentré de durain a/b éliminé cn Cd1 augmente,
Les concentres de vitrain et de clarain c/d et les concentrés intermédiaires de vitroin, claralin et durin b/c sont dirigés sur los épurateurs E4 et E3.
Le refus du plateau a de la séparation primaire- Sp est envoyé L la désintégration D. La fusain recueilli dans le cyclone eat expédié comme charbon de chaudière en Cf.
Le produit désintégré est dirigé sur le sépara- tion secondaire Ss. Le refus du plateau e est recyclé dans la désintégrateur D. Les concentres secondaires de fusain, et éventuellement l'excédent des concentrés de durain seront éliminés et expédiés en Cf2 et Cd2 comme charbon de chaudières. Los concentrés secondaires de vitrain et de clarain g/h ot les concentres intermédiaires de vitrain, clprain et durain f/g
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sont envoyés aux épurptcurs Eg et Ei Les concentres de schistes formés clrns les cura- teurs El -Eg -E3 -E4 sont rcjctds en Li 1 -R2 -'5 -R4 .
Les concentres de mixtes obtenus d3liS ces mcmes é:n.J.rat3urs sont élimines 2t cxëaiés en M comble combustible
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pour chaudières.
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Les concentrés épurés qai sont destlnée 1 coké- faction sont expédiés -aux cokerics en Ckl -01::2 -(} ....Ck4 L'intérêt économique du. procéda G::"s:'l1t. l'obj(.t de la présents invention n'est pas moins Grand us l'intérêt techniquc.
** titre ù 'uxcn.j?le, un mélnc ternaire de charbons de la Ruhr, des St2ts-Unis et de Lorraine cyant des teneurs
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en :
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-eau de ........................ 9yo -matièrs volatils de ........... 25J -cendres de ,............ à 6.... 7,8"? -soufre a.Q...................... 1,24,ô
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et traité suivant les procèdes ordinaires a donné à lrcnfour- nc.rent, usas une batterie non pilonnée, composée de fours de 4 m de hauteur, de 38 oui de largeur, une densité de chargement sur sec de 0,662", Le coke obtenu avait les carac# -. t6ristiquGs suivantes :
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-cendres........................ 11 'l' lÓ -soufre ........................ 1,03jo zur11 llii" W. ".' 7.3, - -Micum 4Ctnm............. 75,S -Micum .::
10mm 8,1
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CG êffiG charbon, traité ..¯1 lo procède selon irinontion et suivant le schéma de la figure 2 donne, l,cnfourneur4t-,, ciens la morne batterie, une densité ue char- gemment sur sec de Oe732 et après distillation un coke aux
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caractéristiques suivantes :
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-cendres ........................ 4,2/9 -soufre ........................ 0 J 7910 Micttï. 7 4Cmm.t.............. 78, 6yo -1%, i 0 ,uli z iomm.,$ ........... 4 .. bfh 6,j
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La capacité de production de cette coterie, aussi
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bien pour le coke ramené aux menés conditions types que pour les sous-produits, est augmentée de 15% environ, soit :
-5;o du fait de l'élimination des cendres et -loft du fait de 1 'Augmentation de le densité de chargement.
Cette augmentation de la production couvre largement les frais d'exploitation et d'entretien supplémentaires entraî- nés pnr le nouveau, procédé, compte tenu de la dévalorisation que subit la fraction du charbon éliminée du processus de la
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cokéfaction et envoyée aux chaudières. Ceci signifie quo le prix de revient du coke, ramoné aux mêmes conditions types au point de vue humidité et cendres, n'augmente pas du. fait de l'application de ce procédé.
L'intérêt économique du procédé est donc exactement confondu avec l'intérêt que les cokes améliorés eu spéciaux présen tent pour les utilisateurs,
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Aux hauts-fournct3ux, par cxcuple, l'intérêt dc l'u- tilisation d'un coke .m.ëlicré: -d'une teneur en cendres de ......42 au lieu de Z1,1; -d'une teneur en soufre de , ., g 6 $ ,'79iw au lieu de l,03 -d'une cohésion Micum : -pour le supérieur à 40mm de : 78, Sp au lieu de 7&3>i> - pour l'inférieur à lemm de : 6,3 au lieu de 8,1 -jo peut être exprimé en pour cent de la voleur du coke consonne de la façon suivante:
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-pour les cendres ....... 619 x 1,5 10,3 o -pour le soufre 0,; 24 x 4, 5 ut 1, 1 ;a -pour la cohésion ........ 5 + 2 ce 5 -/0 TOTAL * 0 w * - & - -* 16$4 io
Ce pourcentage devrait être augmente pour tenir comp- tc des facteurs :
"meilleure réactivité du coke" et "augmen- tation d la production de fonte".
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En résumé donc, ce procédé, sans augmenter le prix de revient du coke, augmente sa valeur de 16,4% au moins,
L'importance de ce chiffre conduit, pour les instal- lations nécessaires à l'application du procédé, à une durée d'amortissement extrêmement courte
Pour la fabrication de "cokes spéciaux" à usages chimiques ou métallurgiques, l'intérêt du procédé est encore bien plus grand.
Il est, par exemple, parfaitement possible de fabriquer des cokes pour électrodes à moins de 1% de cendres, à condition de partir non pas de charbons courants cernée dans l'exemple précédent, mais de charbons sélectionnés, d'épu- rer par flottation dans un liquide dense et de réserver les con- centrés de fvitrein à cette fabrication. l'intérêt économique s'ajoute l'intérêt national pour un pays pauvre en charbons et plus spécialement en char- bons à coke, parce que ce procédé conduit à dcs économies importantes de combustible, particulièrement pour les fabrica- tions de fonte, et qu'il permetune plus largef utilisation de charbons difficilement cokéfiables.