<Desc/Clms Page number 1>
PROCEDE POUR LA FABRICATION DE COKE METALLURGIQUE.
Pour fabriquer du coke métallurgique à partir de charbons de fai- ble degré de houillification, comme les charbons sarrois et lorrains, les charbons à@gaz et les flambants à gaz de la RUHR, on a l'habitude, avant leur enfournement,-de broyer ces charbons à la granulométrie de la pâte à coke,au moyen par exemple de broyeurs Garr ou de broyeurs à marteaux. On obtient déjà une amélioration sensible du coke en broyant sélectivement à la granulométrie de la pâte à coke, l'ensemble des charbons ou certains composants de la pâte à coke.
Les charbons de faible degré de houillification sont de structu- re très différentes quanf à leur divers composants pétrographiques, aussi bien au point de vue microscopiques qu'au point de vue microscopique. Les composants relativement homogènes fusain et vitrain ne présentent pas de dif- ficult[ particulière, ni au broyage ni à la cokéfaction. Par contre, il en est autrement pour les deux constituants fortement hétérogènes :le du- rain et-le clarain.
Le durain présente comme élément principal de la mikrinite, dans- laquelle sont incorporés des bitumes en plus ou moins grande quantité. Ses autres constituants sont la vitrinite, la fusinite, la semifusinite et la ré- siniteo Au point de vue de la stricte technique du coke, en considérait jus- qu'ici le durain comme étant plus ou moins un corps inerte, et¯en tous cas on n'attendait de son adjonction au charbon à coke qu'une action amaigrissan- teo Cest à cause de cela que l'on a propcs[ de le broyer particulièrement fin comme le reste des matières inertes, par exemple le poussier de coke, le poussier d9anthracite, etc...
Cela est valable en particulier pour un durain inerte assez pur qui n'est composé,. en somme, que de mirinite, fusinite ou semifusinite, et qui se rencontre en quantité particulièrement élevée dans le charbon de @HAUTE-SILESIE. Son broyage à une granulométrie très fine est souhaitable pour l'amélioration de l'effet de la cokéfaction. Pour les durains et va-
<Desc/Clms Page number 2>
riétés de durain contenant de l'exinite, comme on les rencontre dans les bassins houilliers de SARRE et de MOSELLE, il n'est plus question de les considérer comme matières inertes au point de vue de la cokéfaction.
Quant à l'autre constituant hétérogène :le clarain qui entre dans les charbons dont il est question ici dans une proportion souvent 2 à 4 fois supérieure ou durain, on a eu jusqu'ici vis-à-vis de lui des préventions injustifiées au point de vue de sa cokéfaction.
Le clarain renferme comme constituant de base la vitrinite,-dans laquelle l'exinite est incorporée en quantité très variable. Comme composants supplémentaires il peut contenir de la mikrinite, de la résinite, de la fusi- nite et de la semifusinite. Jusqu'à maintenant, on a généralement considéré que le clarain, de même que le vitrain, étaient d'une grande valeur pour la technique de la cokéfaction. Cette conception est justifiée, mais seulement quand le clarain.est essentiellement composé de vitrinite et quand la propor- tion d'exinite que celle-ci contient est très, faible. Dans ce cas, le.cla- rain se comporte au point de vue, physique, chimique et technique de cokéfaction de façon analogue au vitrain.
Mais quand.le clarain se présente plus ou moins amalgamé à de l'exinite, comme c'est généralement le cas dans les charbons lorrains et sarrois, il n'offre plus les mêmes qualités cokéfian- tes que le vitrain. Un tel clarain qui, contrairement au durain, apparàit dans le charbon en couches plus ou moins épaisses, est très dur, se laisse donc difficilement broyer et reste dans les gros grains du charbon à coke broyé normalement. Sous cette forme il a tendance à donner, à la cok[fac- tion, un coke mousseux et de grands pores.
Pour obtenir une importante amélioration du coke, il est néces- saire que le produit à réduire à un calibrage déterminé par broyage sélec- tif du charbon soit enrichi au maximum en durain et clarain.
Ce n'est pas le cas quand on broie directement la catégorie de 2 à 4mm ou 4 lomm des.fines lavées, comme on l'a proposé dernièrement, Dans ces catégories de fines lavées, la proportion de clarain et de durain s'élève un peu aux dépens de la proportion.'de vitrain; mais la teneur en vitrain l'emporte toujours plus ou moins sur la teneur en clarain et durain.
Quand on broie directement une de ces cétagories de fines lavées, on n'obtient pas une catégorie importante de 0,3-1,2 mm; de plus, comme dans un broyage normal,il en résulte plutôt une séparation pétrographique fortuite,néfaste pour la qualité du coke ; parce que les grains fins et très fins se sont en- richis en vitrain et les gros grains en clarain et durain.
Dans le cas où on réussirait quand même à broyer à moins-de lmm la totalité des grains, ce qui serait difficile, ce ne serait pas l'enrichissement des clarain-durain dans les gros grains qui porterait préjudice, mais la hauteur teneur en vitrain apparaissant dans les grains les plus finsß, car ceci entrainerait un excès de'grains inférieurs à 0,15mm dans le charbon à coke préparé, ce quirprésente des inconvénients pour la qualité du coke.
Pour.¯pallier ces inconvénients, il est nécessaire, si l'on.part de la fraction de 2 à 4mm ou de 4 à 10mm, des fines lavées, de broyer du moins Cette cat[gorie à la granulométrie du charbon à coke et de cribler à environ 2mm le produit obtenu. Les produits fins de ce criblage (0-1,2mm) présentent un enrichissement en vitrain, et peuvent être utilisées directement dans le mélange du charbon à coke. Les gros grains, par contre, constituent un véri- table enrichissement en clarain et durain. Cette fraction granulométrique est le produit idéal pour le broyage en fines. Ce qui a été dit ici, des ca- tégories 2-4 ou 4-10mm des fines lavées, est valable aussi .pour les noix.
Bien que la proportion de clarain et de durain dans les noix soit naturelle- ment encore plus grande que dans les cat[gories 2-4 ou 4-10 des fines la- vées, elle n'apporte aucun enrichissement appréciable en clarain et durain, puisque le pourcentage en vitrain y reste toujours excédentaire.
Aussi est-il important de réduire les noix à la granulométrie des charbons coke et de cribler à environ 2mm le produit obtenu, afin de broyer en fines les gros grains obtenus de ce criblage d'enrichissement en clarain et durain.
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
Dau''j'e part, les avis tout à fait imprécis 'et'Óonrus,sùr:-ie' broyage des produits enrichis en clarain et durainmehti p plus haut'ne reposent le plus souvent que sur de simples essais empiriques. 'Atn ces temps derniers on a souvent proposé un broyage fin ou' un'broyage''a =7.mrin , Or, des essais ont montré que les meilleurs résultats sont obtenus'lorsque le broyage est conduit de telle façon que les grains contiennent environ
EMI3.2
50 à 60 % de O9.m192u et 75-85% de 0,15-1.2mm.
Le pourcentage 4e.grpis inférieurs à 0,15mm doit être le plus faible possible dans';Le 'produit, et, en aucun cas supérieur à 15%; cette exigence est d'autant 'P' uÉ , irPortante que le degré de houillification du charbon est plus faible'. @
EMI3.3
La présente invention repose sur la découverte qhe 'le'durain ' comme le clarain, en particulier quand ils contiennent de lléxinite, en caté- gorie de Oe3 à 1.2mm, augmentent considérablement, après un' traitement'ther mique, le pouvoir d'expansion du'charbon dans le four à coke.
Le traitement thermique provoque un vieillissement artificiel du bitume d"exinite" éontenu dans le clarain et le durain, et entraîne par suite une amélioration de la plasticité du charbon et de la qualité du coke.
EMI3.4
Par conséquent, on propose de fabriquer du coke m'étallurgique à partir du charbons de faible degré de houillification diaprés le. procédé sui- 'vant-. on soumet à un court traitement thermique avant broyage, sélectif les
EMI3.5
fines lavées de granulométrie supérieure à 2mm ainsi que les plus grahàs- que 1,2mm à 2mm du charbon à coke humide, qui a été broyé normalement à.
une grosseur voisine de celle prévue pour 1?enfournements Le broyage sélectif est de préférence conduit de façon a ce que les charbons poien- broyés a une grosseur voisine de celle de la pâte à coke 'et criblés à' ënv.irôn 2mm;'après quoi les refus enrichis en clarain et durain riches en exinite'lsont broyés à une granulométrie de 0,15-1,2mm, avec la plus faible proportion possible de plus grands que 1,2mm et de plus petits que 0,15mm. On veillera aus'si à ce que le broyage des charbons traités thermiquement à la granulométrie voi- sine de celle des charbons à coke soit conduit de façon à ce que les produits. passant à travers le crible contiennent le moins possible de plus.petits que 0,15 mm.
La préparation thermique ne dure'. qu'un très court moments 'envi- ron 25 à 60 secondes. L'élévation de température nécessaire dépend non seu- . lement du degré de houillification du charbon, mais encore de la teneur des clarain et durain en exinite Elle doit être d'autant plus' élevée gue la proportion dexinite et son état de maturité sont plus [lev[s. L'élévation
EMI3.6
de+température à.réaliser dépend aussi de l'humidité et de'4 ,granu1ométTIie du charbon. Plus la granulométrie est fine, plus la teneur'en eau du char- bon est grande et plus il faut élever la température du traitement.
Elle ne. se règle pas tant d'après la teneur en eau moyenne du charbon que diaprés la teneur en eau maximum dans une catégorie déterminée, le plus souvent dans la catégorie la plus fine. Des essais'pratiques ont indiqué 'que la'tempéra-
EMI3.7
ture du traitement peut varier de 2000 à 330 ',j.. ¯ .
Le traitement thermique préalable facilite la conduite du broyage sélectif, rend possible une séparation précise des gros enrichisen clarain
EMI3.8
et durai#5 et permet l'emploi' de tamis à mailles serrées juqà9à 2mm envi- ron, sans danger de colmatage. De:plus, le débit des appareils de,-broyage et de criblage est sensiblement augmenté et leur consommation d'énergie for-
EMI3.9
tement réduite , ,>"' tement réduite.
On a schématisé sur la figure 1 un exemple de réalisation du pro- cédé..'''...''
EMI3.10
Diaprés la figure 1, les catégories supérieures; à :2mm des fines lavées, les noix lavées, les gaillettes concassées,-ou la catégorie plus grande que l,2-2mm du charbon à coke broyé.normalement à 3.agaulonétrie, prévue pour l'enfournement arrivent par. la bande 1 dans là Érémie:d'*rçivée.
2, d'où ils sont répartis sur le tamis-sécheur 4 par le.d$?tributeur 3. Le chauffage de ce tamis vibratoire est assuré par les fumées des fours à coke
EMI3.11
ou des fumées recirculées'et réchauffées qui viennent de la chambre A par ' le carneau B et traversent le tamis de bas en haut suivant là direction'des flèches représentées. Elles traversent les fines ouvertures- du tamis et en-
<Desc/Clms Page number 4>
trent en contact crès intime avec la couche de charbon avançant lentement- sur le tamis-sécheur; le charbon est séché très rapidement, par exemple'aux environs de 15-60 secondes Les fumées s'échappent par la hotté C et pas- sent dans le cyclone D, dans lequel la poussière est arrêtée.. Après le cy- clone D, un ventilateur E assure la circulation des fumées.
Le charbon ainsi traité thermiquement tombe, à l'extrémité du tamis-sécheur 4, dans un broyeur à marteaux 5 placé un peu plus bas, et y est broyé à une granulométrie de l'ordre de 0-5mm; la catégorie 0,6-3mm cons- titue environ 70 à 80% du mélange, et la quantité de plus petits que 0,15mm est la plus faible possible,, Du broyeur à marteaux, le charbon tombe sur un vibro-tamis 6, dont la toile métallique présente des mailles carrées al- lant jusqu'à environ 2mmo Avec un tamis à mailles de 2mm, on obtient 2 caté- gories dont l'analyse suivante est un exemple :
EMI4.1
<tb> mm <SEP> mm <SEP> mm <SEP> mm <SEP> mm
<tb>
<tb>
<tb> 8-5 <SEP> 5-3 <SEP> 3-2 <SEP> 2-1,2 <SEP> 1,2-0,6
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> gros
<tb>
<tb> (refus) <SEP> % <SEP> 1,2 <SEP> 9,4 <SEP> 27,0 <SEP> 32,8 <SEP> 18,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> fin
<tb>
<tb>
<tb> (passant) <SEP> % <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 4,0 <SEP> 29,2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> mm <SEP> mm <SEP> mm <SEP> mm
<tb>
<tb>
<tb> 0,6-0,3 <SEP> 0,3-0,15 <SEP> 0,15-0,088 <SEP> 0,088
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> gros
<tb>
<tb>
<tb> (refus) <SEP> % <SEP> 6,8 <SEP> - <SEP> 4,8
<tb>
<tb>
<tb> fin
<tb>
<tb>
<tb> (passant) <SEP> % <SEP> 28,8 <SEP> 19,2 <SEP> 8,0 <SEP> 10,8
<tb>
Le fin, qui ne contient que 4% de grains de 2-1,2 mm, présente un enrichissement prononcé en vitrain et passe par l'intermédiaire d'une bande 7 dans une vis malaxeusee 8,
d'où il est évacué par la bande 9, mé- langé au charbon à coke.
Compte tenu de l'étroite délimitation de la granulométrie de cette catégorie, en particulier après la séparation des catégories plus grosses, la proportion de fines inférieures à 0,15mm est très faible. Dans certains cas, il est recommandé de préserver de l'oxyda%ion cette fraction de fines aussitôt après sa' sortie du crible, par aspersion d'huile, de goudron, ou d'autres produits connus pour agglomérer la poussière de charbon.
Le gros qui présente un enrichissement en clairain-durain, est conduit au moyen de la bande transporteuse 10 au broyeur à marteaux II et y est broyé à une granulométrie analogue à celle indiquée ci-après :
EMI4.2
<tb> mm <SEP> mm <SEP> mm <SEP> mm <SEP> mm <SEP> mm <SEP> mm
<tb>
<tb> >2 <SEP> 2-1,2 <SEP> 1,2-0,6 <SEP> 0,6-0,3 <SEP> 0,3-0,15 <SEP> 0,15-0,088 <SEP> < <SEP> 0,088
<tb>
<tb> - <SEP> 6% <SEP> 28% <SEP> 28% <SEP> 20% <SEP> 8,4% <SEP> 9,6%
<tb>
56% des grains sont compris entre 1,2 et 0,3mm, et 76% entre 1,2 et 0,15mmo
La proportion de plus grands que 1,2mm est avant tout très faible, et compte tenu de la limite de granulométrie considérée 'après la suppresion des catégories plus grosses, le pourcentage de plus petits que 0,15 mm l'est aussi.
Le gros ainsi broyé peut être amené tel quel à la vis malaxeuse 8 et évacué par la bande 9 ; mais il peut aussi être soumis à un vieillissement supplémentaire ou à un traitement thermique séparé ou à un simple stockàge qui se révèle suffisant pour le moment. Suivant le cas, le gros peut être aussi protégé par aspersion d'huile, de goudron, etc... contre l'oxydation, surtout sensible pour les fines inférieures à 0,15 mmo
<Desc/Clms Page number 5>
Pour l@ouvoir obtenir des conditions granulométriques très exac- tes, on fait appel a un broyeur à marteaux dont la construction assure une surface de grille ou de tamis la plus grande possible. Le tamis ou la gril- le doivent présenter une surface libre de criblage maxima avec des ouvertures coniques s'évasant vers le bas.
La figure 2, qui présente en coupe le broyeur à marteau 5 (figo 1), montre le tamis 12 et les perforations 13, qui, comme' on peut s'en rendre compte sur la figure 3 à plus grande échelle, sont prévues coniques, de façon que'couverture présente une plus grande section sur la face inférieure du tamis.
Dans son application aux charbons sarrois, le procédé décrit a conduit à l'échelle industrielle à des résultats significatifs. Dans là cokéfaction de charbons sarrois, formés pour une moitié de fines lavées de granulométrie 0-10mm, et pourl'autre moitié d'un mélange variable de noix de granulométrie 10 à 80mm, on obtient après broyage normal du charbon, adjonc- tion de 25% de charbon étranger (9% de poussière d'anthracite et 16% de demi- gras) et pilonnage, un coke métallurgique donnant les valeurs suivantes à : l'essai au trommel MICUM; au-dessus de 40mm : 80 au-dessous de 10mm :
6,5-7,50
Si on part de ce même charbon et qu'on ne broie par exemple que les noix d'après le procédé découvert, il suffit d'un appoint de 10 à 12% de demi-gras pour-obtenir avec le coke .la valeur de.80 au-dessus de 40 à l'es- sai MICUM, tandis que 19 indice de 4, 10mm tombe à 4,0-6,0. De plus, la den- sité apparente du coke obtenu par broyage sélectif du charbon diminue de 20- 30 Kg/m3, c'est-à-dire d'environ 4 à 6%.
En exploitation industrielle, les résidus d'extinction de coke et le poussier diminuent d'environ 15 à 18%. Le temps de cuisson des fours à coke se trouve diminué; le rendement en sous-produits augmente et la consom- mation de gaz de chauffage diminue. En utilisant dans les hauts fourneaux du coke obtenu diaprés le procédé décrit, la puissance peut être augmentée et la quantité de coke diminuée, ce qui se traduit par une diminution simultanée du pouvoir calorifique des gaz de haut fourneau.,
Quant à son prix de revient, le procédé sélectif décrit n'est pas sensiblement plus cher que le procédé de broyage utilisé jusqu'icio La faible quantité de chaleur nécessaire pour le traitement thermique préalable est largement compensée dans la cokéfaction par la diminution très apprécia- ble de consommation de gaz de chauffage.
En effet, la préparation thermique préalable d'introduire dans le four à coke du charbon plus sec, d'où une économie de gaz de chauffage dans l'exploitation des fours. Il est aussi possible avant stockage dans la tour à charbon ou pendant pilonnage d9asperger le charbon avec de l'huile, du gou- dron ou autres produits équivalents, sans que les caractéristiques de pilonna- ge et d'écrasement du gâteau à enfourner soient modifiées, ceci grâce à l'a- baissement du degré d'humidité du charbon.