<Desc/Clms Page number 1>
PROCEDE DE COKEFACTION DES CHARBONS A HAUTE'TENEUR EN MATIERES VOLATILES.
La cokéfaction des charbons jeunes à haute teneur en matières volatiles se heurte à deux difficultés principales : - l'excès des matières volatiles et la faible aptitude à la fu- sion de ces charbons.
L'excès des matières volatiles provoque une fissuration exces- sive, et l'insuffisance de fusibilité, une structure gréseuse du coke. Pour ces charbons, on se trouve devant une véritable impasse : l'abaissement des matières volatiles par la seule addition d'amaigrissants organiques tels que du poussier die coke, de l'anthracite ou du semi-coke, accentue l'insuffisan- ce de fusibilité et l'augmentation de la fusibilité par la seule addition de matières organiques fusibles, telles que du charbon gras ou du brai, se heur- te à l'excès de matières volatiles.
Il faut donc. recourir à une double mesure : incorporer simulta- nément des amaigrissants et des matières fusibles et ceci explique pourquoi, dans les procédés industriels actuellement connus, il n'est,pas possible de dépasser, pour les charbons à haute teneur en matières volatiles, un certain pourcentage dans la pâte à coke, pourcentage qui est généralement d'autant plus faible que ces charbons sont plus jeunes.
Le procédé et l'appareillage, objet de la présente invention et décrits ci-après, permettent par contre de soumettre à la cokéfaction des char- bons jeunes à haute teneur en matières volatiles, sans qu'il soit nécessaire de leur incorporer des éléments étrangers et fournissent un coke de qualité amé- liorée au point de vue cohésion, réactivité, teneur en cendres, teneur en sou- fre et teneur en phosphore.Bien entendu si, pour des raisons économiques ou au- tres, on désire incorporer à un tel charbon des éléments étrangers, cette in- corporation est possible.
Selon l'invention, le procédé de cokéfaction des charbons à haute teneur en matières volatiles consiste à séparer du charbon brut tout ou partie
<Desc/Clms Page number 2>
de ses constituants à la fois riches en matières volatiles et plus ou moins infusibles, à soumettre cette fraction à une distillation ménagée de manière à lui faire perdre une partie de ses matières volatiles, à mélanger aux'au- tres constituants organiques du charbon le produit broyé résultant de cette première distillation partielle et à cokéfier le charbon reconstitué ainsi obtenu qui présente, pour la distillation finale, à la fois une teneur en ma- tières volatiles diminuée et une fusibilité accrue du fait du dégazage et de la perte de poids des constituants soumis à la prédistillation.
Pour ce faire, on extrait du charbon, sous forme de concentré, tout ou partie du durain qui, après avoir été soumis à une distillation à basse température, est réincorporé au reste du charbon pour être soumis avec lui à une distillation à haute température. La quantité de durain prédistil- lé ainsi que la température de prédistillation sont réglées de façon à obte- nir un charbon reconstitué présentant à la fois une teneur en matières vola- tiles et une fusibilité correctes pour la distillation finale.
Etant donnée la faible teneur en matières volatiles du fusain également infusible, il n'y a intérêt ni à le prédistiller, ni à l'éliminer.
En raison de sa forme finement divisée, il constitue, au contraire, un amai- grissant idéal. Cependant, lorsquil est trop cendreux, son élimination peut être nécessaire parce que les procédés de déminéralisation par flottation ou épuration électrostatique ne sont généralement pas payants pour ce consti- tuant. Lorsque le fusain est éliminé, il faut, bien entendu, dans le charbon reconstitué, augmenter le pourcentage de durain prédistillé.
Il y a toujours intérêt, pour la qualité du coke, à éliminer les constituants minéraux sédimentaires à condition que cette opération puis- se être effectuée économiquement, ce qui est le cas pour le procédé décrit.
Par l'ensemble de ces mesures : la teneur en matières volatiles des charbons envisagés, dans le procédé suivant l'invention, est abaissée suf- fisammen pour permettre une cokéfaction sans fissuration excessive du coke; leur fusibilité est augmentée parce'que les constituants facilement fusibles comme le vitrain et le clarain restent en face d'une masse réduite d'éléments infusibles ou peu fusibles du fait de l'élimination des matières minérales et de la réduction du poids de durain par la semi-distillation; et leurs teneurs en cendres, soufre et phosphore sont diminuées du fait de l'élimination des matières minérales. On obtient ainsi un coke peu fissuré, bien fondu et pur.
La description qui va suivre en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant des dessins que du texte faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
La figure 1 est un schéma d'une installation pour l'application du procédé à un charbon à haute teneur en matières volatiles dont le fusain ne pré- sente pas une teneur excessive en matières minérales. Le charbon brut à coké- fier arrive en A et est d'abord soumis en T1 à une séparation granulométrique primaire dont le but est d'en extraire le durain primaire préexistant à l'état libéré dans le charbon brut. Cette opération s'effectue par simple tamisage sur des tamis à deux plateaux a1 et bl.
La grosseur des mailles des toiles des pla- teaux al et b1 est choisie de façon qu'on recueille dans la fraction granulomé- trique inférieure, c'est-à-dire dans le passé des plateaux, un concentré primai- re de fusain, vitrain et clarain, dans la fraction granulométrique intermédiaire, un concentré primaire de durain, la fraction granulométrique supérieure, c'est- à-dire le refus des plateaux, étant formée par du charbon à l'état de conglomé- rat.
Pour fixer les idées, on peut préciser que le durain primaire se présente fréquemment avec une grosseur de grains dominante de l'ordre de 2 à 4 mm, alors que les grosseurs de grains du fusain, du vitrain et du clarain se si- tuent généralement en dessous de 2 mm. Lorsque le charbon est sec, on peut opé- rer avec des .tamis quelconques, par contre lorsque le charbon est humide, il est avantageux d'utiliser des cribles incolmatables.
<Desc/Clms Page number 3>
Le concentré primaire de vitrain, clarain et fusain est envoyé dans le silo v c f, le concentré primaire de durain est soumis-à une épura- tion en E pour le débarrasser des stériles et mixtes et le concentré de con- glomérat est soumis à une désintégration en D pour libérer les divers consti- tuants quil contient.
-La désintégration du conglomérat est obtenue soit par broyage mé- nagé avec recyclage du produit non désintégré, soit mieux par éclatement dans des désintégrateurs à projection qui soumettent au même nombre de chocs les différents morceaux du conglomérat.
Le produit désintégré est ensuite soumis en T2 à une séparation granulométrique secondaire dans le but d'en extraire le durain secondaire.
L'opération s'effectue sur des tamis vibrants à deux plateaux a2 et b2 munis de toiles, dont la grosseur des mailles est choisie judicieusement en fonction de la grosseur des grains du durain secondaire. On recueille ainsi comme pas- sé du plateau b2 un concentré de vitrain, de fusain et de clarain qui est en- voyé au silo v c f, entre les plateaux b2 et a2, un concentré secondaire de durain qui est envoyé à l'épuration et comme refus du plateau a2 un concentré secondaire de conglomérat qui est renvoyéà la désintégration en D.
Les concentrés primaires et secondaires de durain sont envoyés sé- parément ou en mélange à l'épuration E. Les constituants minéraux sédimentai- res ont, en effet, tendance à se concentrer dans la même fraction granulométri- que que le durain en raison de leur dureté. Tous les modes d'épuration peuvent être employés, mais il est généralement plus avantageux d'opérer sur des tables pneumatiques dont l'exploitation est moins onéreuse et qui donnent de très bons résultats, parce qu'on opère sur un produit bien classé, aux limites étroites et dont la courbe de lavabilité a été sensiblement améliorée par la désintégra- tion.
Dans l'atelier d'épuration on obtient généralement trois catégo- ries de produits : des stériles qui sont envoyés au silo s, des mixtes qui vont au silo m et un concentré de durain épuré qui est dirigé sur l'installation de semi-distillation C.
L'opération de semi-distillation est considérablement facilitée du fait que le concentré de durain se présente sous forme d'un produit parfaite- ment classé aux limites étroites, de sorte que tous les grains ayant sensible- ment même grosseur sont cuits de la même manière. On évite ainsi les incuits et les surcuits. La prédistillation peut être effectuée dans n'importe quel type de four: rotatif ou vibrant... Cependant, étant donné que le durain extrait des charbons à haute teneur en matières volatiles est relativement peu fusible, il y a intérêt à choisir un type de four à loi de chauffage rapide.
Le semi-coke de durain sortant de C est ensuite envoyé dans le broy- eur B qui lui donne une structure granulométrique appropriée de l'ordre du mm.
Le semi-coke de durain broyé est ensuite envoyé dans le silo d.
En fin de compte, le charbon initial a donné naissance à quatre produits : - des stériles stockés en s,qui sont rejetés, - des mixtes, stockés en m, qui peuvent être envoyés aux chaudiè- res, - un concentré de vitrain, clarain et fusain, stocké en v c f et destiné à la cokéfaction, - du semi-coke de durain stocké en d et destiné également à la cokéfaction.
Ces derniers produits sont dosés à la sortie de leurs silos de stockage et envoyés vers les fours à coke F par l'intermédiaire de l'appareil mélangeur M.
Pour adapter la production de semi-coke à la demande, il suffit de faire varier la grosseur des mailles des toiles des plateaux bl ou b2.
<Desc/Clms Page number 4>
La figure 2 représente le schéma d'une installation pour l'appli= cation du procédé à un charbon à haute teneur en matières volatiles, dont le fusain présente une teneur en cendres trop élevée pour qu'on puisse songer à le conserver comme amaigrissante Dans ces conditions, au lieu de se contenter d'une extraction du durain et des matières minérales qui se sont concentrées avec lui, il convient de décomposer le charbon complètement en ses constitu- ants suivant le procédé décrit dans le Brevet N 492.366, en date du 24 Novem- bre 1949 pour "Procédé de fabrication de coke de qualité améliorée et instal- lations pour la mise en oeuvre du procédé".
On pourra alors soustraire à la cokéfaction tout ou partie du concentré de fusain et l'on remplacera le fu- sain éliminé par une certaine quantité de semi-coke durain dont on augmen- tera la production par diminution de la maille des plateaux bl ou b2. On peut, bien entendu, substituer au fusain éliminé d'autres amaigrissants comme du poussoir de coke ou des anthracites.
Le schéma de la figure 2 se différencie de celui de la figure 1 par l'adjonction des plateaux c1 et dl aux tamis T1 de la séparation granulo- métrique primaire et des plateaux c2 et d2 aux tamis T2 de la séparation gra- nulométrique secondaire. Le vitrain, le clarain et le fusain (passés des pla- teaux bl et b2) sont ainsi séparés en des concentrés de fusain (passés des plateaux dl et d2) et des concentrés de vitrain et de clarain (refus des pla- teaux c1, d1, c2 et d2). Par ailleurs, on profitera de ce qu'on obtient des concentrés de vitrain et de clarain bien classés pour- les faire passer dans les épurateurs E2 et E3 qui éliminent les constituants minéraux sédimentaires qu'ils renferment.
Toutes les autres dispositions de l'installation sont ana- logues à celles de la figure 1 et sont désignées par les mêmes lettres de ré- férence,
Par ce traitement, le charbon initial est en fin de compte décom- posé en cinq produits : - des stériles s, - des mixtes m, - un concentré de fusain f, - un concentré de vitrain et clarain épuré v c , - du semi-coke de durain épuré d.
Les stériles, les mixtes et le fusain sont éliminés avec utilisa- tion possible des mixtes et du fusain sous les chaudières. Le concentré de vi- train et de clarain et le semi-coke de durain sont, après dosage, envoyés aux fours à coke par l'intermédiaire de l'appareil mélangeur M.
Les figures 1 et 2 représentent deux modes d'application de l'in- vention à deux cas extrêmes. Dans le premier cas, le fusain du charbon flambant est assez pur pour être conservé intégralement comme amaigrissant, dans le deuxième cas, il est trop impur et doit être éliminé entièrement. Des solutions intermédiaires avec élimination partielle du fusain sont évidemment possibles.
On peut, bien entendu, prévoir également la déminéralisation du fusain par flot- tation ou épuration électrostatique, ce qui permet, dans tous les cas, de le conserver comme amaigrissant. Mais généralement, cette opération n'est pas pay- ante.
L'intérêt économique du procédé selon l'invention est considéra- ble. Il confère aux charbons flambants une autonomie complète au point de vue cokéfaction, puisque ceux-ci peuvent se suffire à eux-mêmes, de sorte qu'il n'est plus nécessaire de faire venir, souvent de fort loin, des charbons d'ap- point onéreux. La seule condition est que le charbon flambant ne soit pas un charbon exceptionnel ne contenant pas de vitrain fusible en quantité suffisan te. Dans ce cas, il faudra évidemment faire appel à du charbon d'appoint, mais la quantité à mettre en oeuvre sera toujours de beaucoup inférieure à celle nécessaire dans les procédés connus.
En outre, le procédé selon l'invention permettra, dans tous les cas, d'obtenir un coke présentant des caractéristiques meilleures au point de vue cohésion, réactivité et teneurs en cendres, soufre et phosphore.