BE510545A - - Google Patents

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BE510545A
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    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/22Fuels; Explosives
    • G01N33/222Solid fuels, e.g. coal

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Description

       

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  PROCEDE POUR DETERMINER LA COMPOSITION ET LES PROPRIETES COKEFIANTES D'UN   CHARBON,   AINSI QUE LA COMPOSITION DE LA CHARGE. A INTRODUIRE DANS UNE 
INSTALLATION DE CARBONISATION DU CHARBON. 



   La présente invention est relative à un procédé pour déterminer la composition de la charge à introduire dans une installation de   carbonâ-   sation de charbon pour obtenir dans cette installation et dans de bonnes conditions d'explotaton le même coke   -qu9un   coke étalon déjà obtenu dans celle-ci et dans de bonnes conditions dexplotation, à partir d'un charbon ou d'un mélange connu de charbons, carbonisé à 1?allure de carbonisation imposée par les quantités de produits à fournir parlisatilation en un temps donné. jsq'à présente les composants du charbon et leur structure mo- léculaire respective ainsi que le chimisme et le mécanisme de la carbonisa- tion et de la cokéfaction étaient très peu connus. 



   Dès lors, aucune des nombreuses méthodes empiriques d'examen des charbons, préconisées et appliquées jusqu'à ce jour dans les laboratoires, en vue de déterminer les propriétés cokéfiantes des charbons ou mélanges (com- prenant éventuellement d'autressubstances carbonées que les charbons fossi- les) n'assurait la maîtrise scientifique de la cokéfaction industrielle, de sorte que depuis son origine,   l'industrie   de la fabrication du coke a gardé un caractère largement empirique. 



   A défaut de critères scientifiques appropriés, les procédés de détermination des propriétés cokéfiantes des charbons,, entre autres les pro- cédés psmmaériques, dilatométriques,   viscosimétriques,     pénétrométriques,   posoimétrique ont bénéficié ou bénéficient encore   d'une   vague qui n'est pas en rapport avec leur valeur réelle. 



   Dans tous les-domaines d'utilisation des charbons et principale- ment dans les industries de valorisation des charbons, telles la carbonisa- tion, 19hydrogénation, la gézéification, la séparation des éléments   pétrora-   phiques des   chabbons,   1'extraction des charbons par solvants,   etc.....   les la- cunes quaccusent les connaissances scientifiques relatives au charbon ainsi que l'absence des procédés appropriés de détermination de la composition des charbons et de leurs propriétés cokéfiantes constituent un handicap très sé- 

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   rieuxo   
L'empirisme actuellement de règle dans la fabrication du coke conduit à la production industrielle de   cokb,dont   les caractéristiques,

   notamment le taux de stabilité de calibrele taux de gonflement et de moussage, le taux de fissuration, la texture. spécifique aussi bien que le taux de pression de carbonisation et le-,taux d'exotherrmicité du charbon ou du mélange de charbons traité, peuvent subir des variations qui se répercutent défavorablement sur les résultats écomomiques de 1'ex- ploitation de l'usine de carbonisation et sur le taux d'efficience de 1'u- tilisation du coke dans les appareils de consommation auxquels il est des-   tiné.   



   Les différents moyens qui ont été proposés pour guider le tech- nicien dans le choix d'un nouveau mélange qui convient pour l'obtention, en cokerie par exemple, d'un bon coke métallurgique sans dégradation des murs de chauffe et sans grande difficulté de défournement conduisent tou- jours à l'adoption   d'une   tour à charbons broyés et mélangés dans laquelle on emmagasine des quantités importantes de charbons à cokéfier. Les mélan- ges ainsi constitués doivent pouvoir être introduits dans certains fours   d'une   batterie dont les autres fours sont alimentés en un autre mélangeo Dans ces mélanges, entre toujours une forte proportion de charbon dénommé "charbon type   coke".   



   Cette façon de rechercher la composition d'un nouveau mélange convenable est très coûteuse et souvent très longue à cause des résultats imprévus que   l'on   obtient le plus souvent à partir de mélanges que   l'on   espé- rait être bons. Il arrive aussi que lorsqu'on a trouvé un mélange dont on est satisfait, on ne dispose plus des approvisionnements nécessaires pour l'alimentation industrielle de toute 1-'installation. 



   La présente invention a pour but de fournir des moyens, basés sur le chimisme et sur le mécanisme de la cokéfaction, qui permettent de déterminer rapidement et à peu de frais la constitution de mélanges auto- cokéfiants de charbons à partir de tous les types de charbons fossiles c'est- à-dire aussi bien à partir de charbons non aute- cokéfiants que de charbons   auto-cokéfiants   
Ce procédé permet, en cokerie par exemple, de produire industriel-   lement,   et   d'une   façon permanente, de l'excellent coke métallurgique'dans des conditions d'exploitation économiqueso Il est basé uniquement sur des don- nées pouvant être déduites de la carbonisation "in vitr' au laboratoire de minimes quantités de charbons ou de mélanges de   charbonso   
Ces données,

   dont la plupart ne sont pas connues des spécialistes, de la cokéfaction, vont d'abord être exposées et définies. Il va en être de même pour l'essai de carbonisation "in   vitro"   dont il est question dans le présent mémoire. , 
L'exposé de ces données et de l'essai de carbonisation "in virtr sera facilité grâce aux figures ci-jointes qui sont des diagrammes relatifs à cet exposé. 



   . La figure 1 représente la loi du chauffage suivie au cours   d'une   carbonisation "in virtro" correspondant à une   carbonisation   industrielle ef- fectuée dans une batterie moderne de fours à coke en silice de largeur moyen- ne d'environ   450   millimètres et travaillant à une allure de cuisson des char- ges correspondant à la capacité nominale de la batterie. 



   Les figures 2 à 16 représentent la variation de différentes pro- priétés des charbons carbonisés "in vitro", en fonction du rapport de la teneur'en carbone fixe à la teneur en carbone de ces charbons. 



   La figure 17 est un graphique différentiel d'évolution de gaz permanents au cours de l'essai de carbonisation   "in   vitro" d'un charbon particulier, les volumes différentiels ayant été mesurés de minute en minu- te 

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Les figures 18 et 19 représentent la variation de propriétés de certains charbons fossiles en fonction du même rapport que celui envisagé aux figures 2 à 16. 



   La figure 20 représente la variation de la valeur matières asphal- tiques unitaires en fonction de la valeur charbon humique unitaire. 



   Les figures 21 à 32 sont des graphiques différentiels dévolu- tion de gaz permanents au cours de   !-'essai   de carbonisation "in   vitro"   de différents types de charbon, cette carbonisation "i vitro" ayant été   condui-   te suivant la loi du chauffage représentée à la figure 1 et les volumes dif- férentiels ayant été mesurés de 15 en 15 minutes. 



   La figure 33 est un   graphique   servant à faciliter la détermina- tion de la composition du mélange de deux charbons destiné à produire du co- ke   étalono   
L'application du procédé suivant 19invention présuppose qu'on a déjà fabriqué dans l'installation   de'carbonisation   Le coke désiré, appelé ci-après "coke-étalon" et cela à partir d'un charbon connu d9un mélange   'con-   nu de charbons dont on ne pourra plus assurer Inexistence. 



   On effectue la carbonisation industrielle de ce mélange connu de charbons à   1?état   humide, contenant par exemple 5 à 10% d'eau, et on conduit l'allure de cuisson de façon à obtenir le coke-étalon. Pendant qu'on conduit l'allure de cuisson de cette façon, on surveille soigneusement la marche de la batterie et on règle le tirage et la pression au barillet de façon que les fumées sortant de la cheminée ne soient pas noires. On s'assure ainsi qu'on ne brûle pas des goudrons et que, par conséquent;, la carbonisation complète est faite sans pertes apparentes de produits volatils provenant de la houille. 



  On sa'sure par 1?analyse du gaz de   'houille     produite que   toute combustion in- terne de gaz est évitée. 



   On mesure le gaz débensolé produit. Il est à noter que le gaz de houille débenzolé dont il y a lieu de tenir compte est le gaz de houille pur, c'est-à-dire le gaz fourni par la batterie diminué du gaz à   1?air   prove- nant de   1?action,   sur le coke chaude de   1?air   ou des fumées qui ont pu péné- trer dans les chambres de carbonisation par suite de pressions différentiel- les mal ajustées. 'Lors de l'essai industriel de base, les pressions différen- tielles à la batterie doivent être réglées de telle manière que le gaz de   houil-   le industriel contienne de 5 à 7% d'azote en volume.

   La connaissance de la teneur en azote du gaz de houille industriel permet de calculer le volume de gaz à l'air qui   s'est   mélangé au gaz provenant de la carbonisation du charbon. 



   Lorsqu'on connaît le volume à 0 C et 760 mmo de mercure du gaz de houille pur débenzolé provenant de la carbonisation, on mesure son poids spécifique à 0 C et sous une pression de 760 millimètres de   mercureo   On en déduit le poids de gaz de houille pur débenzolé obtenu par tonne de charbon humide.

   Pour obtenir le poids du gaz par tonne de charbon sec, il suffit de considérer letpodsge   l'eau   contenue dans le charbon traité (en:générale le charbon   traité-! contient   de 5 à 10% d'eau) 
On procède ensuite à une carbonisation au laboratoire   d9une pe-   tite quantité p du même charbon mais à   1-'état   sec On effectue cette carboni- sation dans un appareil permettant   d'obtenir,   après avoir effectué toutes les corrections nécessaires pour tenir compte des espaces morts de l'appareillage et des températures auxquelles sont soumis les produits gazeux de la carboni- sation;, une précision des mesures telle quela somme des poids des groupes de produits   (coke,   goudron, benzols:

  , ammoniaque,eau de réaction, gaz perma- nents) après multiplication par !,000ka atteigne   1.000   kg (à 2 - 3 kg   près},.   



   P 
L'opération de carbonisation au laboratoire   doit.être   conduite (par le réglage du mode de chauffage et du taux de cracking) de telle manière que le poids de gaz de.-houille débenzolé obtenu par tonne de charbon sec cor- responde au poids de gaz de houille pur débenzolé obtenu par tonne du même charbon sec qui a été carbonisé à   1?état   humide dans'la batterie dont 1'allu- re de cuisson et le réglage ont éf ceux décrits ci-dessuso Un four électri- 

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 que à tube comportant deux sections de chauffage permet de réaliser facile- ment l'opération de carbonisation au laboratoire, 
On a ainsi   déterminé,.pour   une installation industrielle donnée,

   les conditions dans lesquelles on doit conduire le carbonisation au laboratoi- re pour qu'elle puisse servir de référence dans le cas où on se propose de carboniser un charbon ou un mélange, de charbons d'une autre composition, dans cette même installation industrielle. 



     C'est   la carbonisation au laboratoire effectuée dans ces condi- tions particulières qu'on appelle dans le présent mémoire "carbonisation in-vitoro 
A la figure 1, on a représenté en abscisses la durée de la cuis- son dans l'appareil de laboratoire. Cette durée est exprimée en minutes. En ordonnées, on a représenté les températures en degrés centigrades atteintes à l'extérieur du tube de carbonisation de cet appareil. 



   La ligne brisée 2 représente dont la loi de chauffage de cet appareil. Cette loi doit être respectée pour toutes les   carbonisations"in   vitro" dont il sera question plus loin. On voit qu'avec cette carbonisation "in vitro" la température passe de 300 C à 900 C en deux heures. 



   Exposons maintenant les notions,pour la plupart inconnues des spé- cialistes, qui sont nécessaires à la compréhension du procédé suivant l'inven- tion. 



   La lignine est la substance mère de tous les charbons fossiles. 



  La molécule de lignine est composée de C, 0, H, S et N Ces éléments sont chimiquement liés en un noyau de structure chimique aromatique très forte- ment polycyclique et en des ramifications de ce noyau. 



   Les ramifications'sont de structure chimique partiellement acy- clique et partiellement hétérocycliqueo La partie hétérocyclique des ramifi- cations comprend des structures chimiques naphténiques, aromatiques, aroma- tiques polycycliques et fortement polycycliques se rapprochant de la struc- ture du noyau de lignine. 



   Dans le présent mémoire descriptif, ne sont considérés que les éléments C, 0 et H des noyaux de lignine et des ramifications des noyaux. 



  Les éléments S et N peuvent être négligés et le sont   envue   de faciliter l'ex- poséo 
Les noyaux de la molécule de lignine sont désignés ci-après par l'expression "germes graphitiques ligue" Les ramifications des noyaux 'des molécules de lignine sont désignées ci-après par l'expression "matières hu- miques". 



   La carbonification de la lignine est une succession de réactions spontanées qui, par l'action thermique (température) et l'action   chimiue   spontanée   (autooxydation),   abandonnent des combinaisons carbonées thermique- ment et chimiquement plus stables. Cette évolution tend vers le graphite, qui est une forme de carbone thermiquement et chimiquement très stable. 



   La molécule de graphite est de structure chimique aromatique très fortement   polycyclique.   



   Les combinaisons chimiques carbonées considérées dans le présent mémoire descriptif se classent dans l'ordre suivant de stabilités thermique et chimique croissantes : - composés de 09 0 et H, de structure chimique acyclique - composés de C et H, de structure chimique acyclique - composés de C, 0 et H, de structure chimique naphténique - composés de C et H, de structure chimique naphténique - composés de C,   0 et   H, de structure chimique aromatique 

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 composés de C et H, de:structure chimique aromatique.. 



   - composés de C, 0 et H, de structure chimique aromatique poly- cyclique - composés de C et H, de structure chimique aromatique polycy- clique - composés de C, 0 et H, de structure chimique aromatique .forte- ment ou très fortement polycyclique - composés de C et H de structure chimique aromatique, forte- ment ou très fortement polycyclique - composés de   0,'de   structure aromatique très fortement polycy- clique (graphite). 



   La forme graphite du carbone n'est jamais atteinte dans les charbons fossiles ni dans les semi-cokes ou cokes. 



   La carbonification de la lignine débute par   l'aùto-oxyda-   tion des matières humiques de structure acycliqueo Cette réaction exo- thermique élimine H20 et CO En carbonification, toutes les réactions spontanées possibles atteignent un état d'équilibre parfait aux conditions (gtempératures, pression )réganant dans le milieuo Il s'agit en effet d'un équilibre stationnaire indépendant du facteur concentration, étant donné la longueur des temps   géologiqueso   
L'auto-oxydation des matières humiques acycliques, abandonne des matières de structure acyclique ne contenant plus d'oxyène 
Dans le présent mémoire descriptif,les substances carbonées.

   exemptes d'oxygène et dérivées, par   auto-oxydation,   des matières humiques sont désignées par l'expression "matières   asphaltiques"o   Dans   l'ordre   de stabilités thermique et chimique croissantes, c'est-à-dire   dans,1?ordre   structures   acyclique,   naphténique aromatique, aromatique   polycyclique,.   aromatique fortement polycyclique, 1'auto-oxydation des matières humiques se poursuit abandonnant dans le même ordre, des matières asphaltiques de structure respectivement correspodante et donc de plus en plus thermique- ment stables. 



   En dernier lieu,les germes graphitiques ligneux subissent   l'auto-oxydation,   abandonnant des germes graphitiques asphaltiques ne contenant plus   d"oxygèneo   
Au cours de la carbonification et en fonction de la température du milieu les matières asphaltiques sont décomposées thermiquement, élimi- nant principalement CH4 
Au fur et à mesure que l'élimination de CH4 progresse, le rési- du asphaltique de la décomposition thermique évolue vers une structure chi- mique thermiquement plus stable, donc dans le sens : acyclique, naphténique, aromatique, aromatique polycyclique:, aromatique fortement polycyclique. 



   A une température donnée du milieu, la vitesse d'ato-oxydation des matières humiques de toutes   structurée   chimiques est plus grande que la vitesse dé décomposition thermique des matières asphaltiques qui en déri- vent. De même, à une température donnée du milieu, la vitesse   d'auto-oxy-   dation des germes graphitiques ligneux est plus grande que la vitesse de dé- composition thermique des germes graphitiques asphaltiques qui en dérivento 
Dans le présent mémoire descriptif, 19évolution de structure chimique des matières asphaltiques et des germes graphitiques asphaltiques est désignée par 1?expression "évolution graphitique" 
On déduit du chimisme de   la-   carbonification, qu'au ocrus de la carbonification, la lignine subit les modifications suivantes 
1 )

   Diminution de poids à allure variable en fonction du taux de carbonification; 

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2 ) Teneur croissante en carbone  à   allure variable en fonction du taux de carbonification; 
3 ) Teneur décroissante en oxygène, à allure variable en fonction du taux de   carbonifieation ;   
4 ) Teneur décroissante en hydrogène, à allure variable en fonc- tion du taux de carbonification. La variation de la teneur en hydrogène est beaucoup moins forte que celle des teneurs en C et en 02 étant donné que l'hydrogène est principalement éliminé sous forme de H20 et de CH4 dont les teneurs en H2 sont relativement faibles par rapport aux teneurs en 02 et C respectivement. 



   5 ) Teneur décroissante en matières humiques, à allure variable en fonction du taux de carbonification; 
6 ) Teneur décroissnte enmatièes asphaltiques à allure varia- ble en fonction du taux de carbonification; 
7 ) Teneur croissante en germes graphitiques ligneux, à allure variable en fonction du taux de carbonification;

   
8 ) Teneur croissante en germes graphitiques asphaltiques, à allure variable en fonction du taux de carbonificationo 
Les charbons fossiles, en milieu neutre et non oxydant, sont thermiquement stables aux températures ne dépassant pas celles auxquelles ils ont été exposés au cours de leur   fofmationo   
Si les charbons fossiles sont chauffés, en l'absence d'air et sous pression atmosphérique ,à une température supérieure à celle qui correspond à l'état d'équilibre thermo-chimique parfait qu'ils ont atteint au cours des tempés géologiques, le chimisme de la carbonification décrit plus haut se poursuit, mais à une allure globale beaucoup plus vive qu'en   carbonification.   L'opération de chauffage des charbons fossiles, en 1'ab-   snce   d'air et sous pression absolue d'une atmosphère,

   communément dénommée "caronisation". se différencie de la carbonification, principalement a) par la mise en oeuvre de températures-plus élevées que celles qui ont agit en carbonification; b) par l'absence de pressions supérieures à une atmosphère abso- lue ; c) par une plus grande vitesse d'élévation de-la. température; d) par l'absence de tout état d'équilibre-stationnaire; e) par la variation du taux d'équilibre atteint à tout moment de l'opération en   fonction 1% de   la composition du charbon et des conditions de carbonisation ; f) par l'importance qu'acquièrent en carbonisation, les réactions fortement accélérées par l'élévation de la température et qui, de ce chef., se manifestent infiniment moins en carbonification, par exemple, les réactions entre la vapeur d'eau et les substances carbonées en présence. 



   La valeur "matières volatiles" d'un charbon exprime la perte de poids   qu'il   subit au cours de la carbonisation dans des conditions ôpératoi- res déterminées, Le résultat de l'opération est ramené, par calcul, au char- bon sec, exempt de cendreso 
Le rendement en coke du charbon dans des conditions données de car- bonisation est-donc égal à 100% du poids de charbon traité moins le pourcen- tage en matières volatiles. Pour un charbon donné, la valeur "matières vola- tiles" est d'autant plus faible et le rendement en coke d'autant plus élevé que le taux d'équilibre thermo-chiiqe atteint au cours de la carbonisation est plus   élevé..   



   On peut exécuter l'essai de carbonisation "in vitro" d'un char- bon   de,manière   telle qu'on obtient 

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 a) le rendement en coke, comprenant les produits solides résul- tant de la décomposition thermique des produits volatils générés' au cours de la carbonisation du charbon; b) le rendement en coke ne comprenant pas les produits solides résultant de la décomposition thermique des produits volatile générés au cours de la carbonisation du charbon. 



     C'est   la valeur b) qui est désignée par le terme Cf .dans le pré- sent mémoire   descriptif.   En associant Cf, qui est une variable dépendante des conditions de carbonisation, à la teneur en carbone C, qui est une varia- ble indépendante des conditions de carbonisation, dans l'expression C/Cf des charbons, des indications se dégagent, par exemple, en ce qui concerne les variations de 'comportement des différents types de charbons fossiles, carbo- nisés dans des conditions opératoires identiques (par exemple carbonisa tion "in vitr" à haute température). 



   L'allure de la variation des teneurs en C, en 02 et en H2 des charbons dans toute la série des charbons fossiles est représentée aux figu- res 2, 3 et 4, en fonction de la valeur C des charbons.   Cete   dernière va- 
C leur est portée en abscisses tandis que le-pourcentage respectivement en C, 02 et H2 est porté en ordonnées, 
Tout charbon fossile contient, dans des proportions qui varient en fonction du taux de carbonification; des matières humiques, des matières asphaltiques, des germes graphitiques ligneux et des germes graphitiques asphaltiques définis plus haute Les stabilisés thermique et chimique de ces quatre produits vont en croissant d'un produit au suivant.

   Les éléments pé- trographiques des charbons,   c'est-à-dire   le durain, le vitrain et le fusain correspondent respectivement aux matières humiques, aux matières   asphtaltiqies   et aux germes graphitiques à   l'état   plus ou moins concentré et plus ou moins évolué, 
Le clairain est à considérer comme un mélange de durain et de vi train. En carbonification, la perte de poids des charbons est subie princi- palement par les matières humiques et asphaltiques chimiquement et thermique- ment beaucoup moinssalbe, que les germes graphitiques ligneux et   asphaltiques.   



   L'examen des figures 2 3   et 4   révèle que les teneurs en C,02 et H2 des charbons fossiles en fonction de la valeur C de ceux-ci, varient très peu pour les valeurs du rapport C comprises en- Cf tre   1,175   et   1,0950   
Cf   On.¯en   déduit que, pendant la période de carbonification au cours de laquelle la diminution de poids des charbons correspond à une variation du rapport e de 1,175 à 1,095, toutes les réactions spontanées de carbonification dé- Cf finies plus'haut s'accomplissent à des vitesses, uniformes pour chacune d'elles, tandis que depuis les valeurs du rapport C les plus élevées des charbons fossiles   jusqu9à   la valeur 1,175 et   de   Cf puis la valeur 1,095 jusqu'aux valeurs les plus faibles des charbons fossiles,

   les réactions spon- tanées de carbonification s'accomplissent à des vitesses variables pour cha- cune des réactions. 



   Les vitesses d'accomplissement de chacune des réactions de car- bonification sont dans l'intervalle des valeurs C des charbons de   1,175   à 
CF 1,095 uniformes pour chaque réaction mais différentes d'une réaction à   l'au-   tre suivant le chimisme de la carbonification défini plus haut. 



   Ces vitesses correspondent   à   a) des diminutions des concentrations des charbons en matières humiques et en matières asphaltiques,, La première diminution a lieu à une vitesse uniforme différente de la vitesseunflommedle la deuxiène diminution; b) une augmentation, à vitesse uniforme, de la concentration des charbons en germes graphitiques ligneux; 

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 c) une augmentation, à vitesse uniforme, de la concentration des charbons en germes graphitiques asphaltiques; d) une évolution graphitique à allure constante pour chacune des structures chimiques des matières asphaltiques en présence.

   L'allure de 1'é- volution graphitique pour chacune de ces structures chimiques est évidemment différente de l'allure de   l'évolution   de l'autre; e) une auto-oxydation à allure constante de chacune des structu- res chimiques des matières   berniques   en présenceo L'allure de   1?auto-oxyda-   tion de chacune de ces structures chimiques est évidemment différente de celle de 1?auto-oxydation de   l'autre.   f) un décalage respectivement constant entre les différentes for- mes de structure chimique des matières humiques et des matières asphaltiques en présence; g) une vitesse globale constqnte d'auto-oxydation des matières humiques; h) une vitesse globale constante de décomposition thermique des matières asphaltiques; i) une différence constante entre les vitesses g) et h);

   j) une concentration des charbons en matières asphaltiques cons- tamment plus   forte que   la concentration en matières humiques. k) un écart constant entre la concentration des charbons en matières asphaltiques et leur concentration en matières humiques; 
1) une auto-oxydation à allure constante des germes graphitiques ligneux; m) une décomposition thermique à allure constante des germes grapintiques asphaltiques. 



   Cet état d'équilibre persiste   jusqu'au.moment   où les matières hu- miques des structures chimiquement les moins stables dans la région C 
Cf 1,175 à 1,095 disparaissent   l'une   après l'autre dans l'ordre de stabilité chimique croissante et où; par conséquent, les matières asphaltiques corres0- pondantes deviennent de plus en plus riches en structures à taux élevé d'évolution graphitique. Dès lors, la vitesse de formation de germes gra- phitiques asphaltiques s'accentue et devient prépondérante sur la vitesse de formation de matières asphaltiques dans la région des   valeurs Ç   compri- 
Cf ses entre 1,095 et des valeurs plus faibles. 



   Dans la région des valeurs C les   plus 'élevées   des charbons fos- siles jusqu'à la valeur 1,175, les Cf réactions de carbonification abou- tissent à   l'état   d'équilibre décrit ci-dessus pour la région des valeurs du rapport C comprises entre 1,175 et   1,0950   
Cf 
Si on part de la lignine, formée de germes graphitiques ligneux peu évolués et de matières humiques contenant en forte proportion les struc- tures humiques chimiquement les rm ins stables, la carbonification, par auto- oxydation des matières humiques, conduit, dans les premiers stades de la car- bonification, vers des matières asphaltiques se décomposant complètement. 



  La concentration en germes graphitiques ligneux, dont l'auto-oxydation progres- se à une allure beaucoup plus lente que celle des matières humiques, augmente dans la matière ligneuse résiduaire au fur et à mesure de la destruction, par décomposition thermique, des matières asphaltiques dérivés des structures hu- miques chimiquement les moins stables. 



   Dès le moment où les matières asphaltiques dérivées des matières humiques sont thermiquement suffisamment stablespour résister à la décompo- sition thermique complète à la température   du milieu.-la   matière ligneuse ré- 

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 siduaire s'enrichtit en matières asphaltiques,, A cause-de la stabilité thermi- que plus grande et de 1?évolution graphitique des matières asphaltiques au fur et à mesure que leur décomposition thermique progresse, la concentration de la matière ligneuse résiduaire en matières asphaltiques augmente par rap- port à la concentration   en matières   humiques, tandis que la concentration en germes graphitiques ligneux augmente par suite de la diminution continuelle de la somme matières asphaltiques résiduaires + matières humiques résiduai- res,

   à une allure beaucoup plus vive que la diminution de la concentration des germes graphitiques ligneux à la suite de leur auto-oxydation,, 
Cette évolution   conduit de   la lignine vers le lignite, le lignite brillant et les charbons flambants secs. Dans ces   derniers, .la   concentra- tion en matières humiques est encore supérieure à leur concentration en ma- tières asphaltiques Mais au fur et à mesure que   1?évolution   se poursuit, le décalage entre les structures chimiques asphaltiques et humiques augmente de sorte que la concentration en matières humiques des charbons diminue plus rapidement 'que la concentration en matières asphaltiques,

   La concentration en germes graphitiques ligneux augmente continuellement par suite de la dimi- nution continuelle de la somme des concentrations matières asphaltiques + matières humiques, 
A partir de la valeur   C¯.égale   à environ 1,300, le décalage entre 
Cf les structures chimiques humiques et asphaltiques diminue, de sorte que les concentrations respectives en matières asphaltiques et en matières humiques se rapprochent. 



   Aux environs de la valeur C = 1,205, il y a égalité des concen-   .   Cf trations en matières humiques et en matières asphaltiques, Dans la région C comprise entre 1,205 et 1,175, les concentrations en matières humiques Cf et en matières asphaltiques s'écartent progressivement jusqu'à atteindre les valeurs -qui répondent à   1-'état     d'équilibre   décrit pour les valeurs de C com- 
Cf prises entre 1,175 et   1,0950   
La composition, la structure   chimique,'les   stabilités thermique et chimique des matières humiques et des matières asphaltiques varient donc constamment dans toute la série des charbons   fossiles   depuis les charbons flambants secs jusqu'aux charbons anthraciteux. 



   Dans la région comprise entre les valeurs les plus élevées du rapport C des charbons fossiles et la valeur Ç = 1,175, les matières as- 
Cf Cf phaltiques formées donneront lieu à des proportions de plus en plus fortes de matières asphaltiques de composition, structure, propriétés physiques et chimiques, se rapprochant de celles des matières asphaltiques présentes dans les charbons à C comppis entre 1,175 et   1,0950   
Cf 
Par contre, dans la région comprise entre la valeur C = 1,095 
Cf et les valeurs C les plus faibles, les matières asphaltiques des charbons 
Cf contiendront des-proportions de plus en plus faibles de matières asphaltiques de composition, structure, propriétés physiques etchimiques semblables à cel- les de la région dans laquelle la valeur C est comprise entre 1,175 et   1,0950   
Cf 
En carbonification,

   le taux d'équilibre de toutes les réactions : spontanées possibles pour la température et la pression régnantes est tou- jours de 100 % et les concentrations respectives des substances réagissantes ne jouent pas de rôle dans 1'équilibre 
En carbonification 1'auto-oxydation des matières humiques n'élii mine que H20 et C020 La décomposition thermique des matières asphaltiques élimine principalement CH4 L'auto-oxydation des germes graphitiques ligneux 

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 élimine H20 La décomposition thermique des germes graphitiques asphaltiques élimine CH4 
Par contre, en carbonisation, tous les facteurs influençant le taux d'équilibre des réactions possibles sont à considérer.

   Parmi ces fac- teurs, il y a les concentrations respectives, dans le charbon, des substan- ces réagissantes dans des conditions données de   carbonisation.   



   Les différences déjà citées entre carbonification et carbonisa- tion ont comme conséquence, entre   autres.,qu'en   carbonisation : a)   l'auto-oxydation   des matières humiques élimine du milieu, en plus de H20 et CO2 toute une série de substances oxygénées qui se retrouvent principalement dans le goudron;

   b) la vapeur d'eau produite par l'auto-oxydation des matières humiques s'engage, dans des proportions déterminées à tout moment par les conditions réactionnelles   du moment,dans   des réactions d'équilibre avec les substances carbonées en présence c) les matières asphaltiques des charbons fournissent, par décom- position thermique, en plus du CH4, toute une série, de substances carbonées non oxygénées, gazeuses et liquides à température ambiante, dont une forte proportion se retrouve dans le goudron;

   d) l'auto-oxydation des germes graphitiques ligneux, éliminant de la vapeur   d'eau,   est beaucoup plus intense et plus poussée qu'en carbonifica- tion et, à cause de la température plus élevée en carbonisation, les   réactivons   de gaz à   l'eau   acquièrent ici une importance qu'elles ne peuvent atteindre en carbonification; e) la décomposition thermique des germes graphitiques asphaltiques élimine, en plus du CH4 du C2H2 ce dernier se transformant partiellement en C6H6 sous l'influence de la température (en carbonisation à haute tempé- rature par exemple) et de l'action catalysante du coke. 



   Aux figures 5 à 16, on a porté, en abscisses, des valeurs du rap- port C se rapportant à la carbonisation à haute température de charbons,   '   Cf effectuée dans des conditions rigoureusement identiques. Les ordonnées de ces figures représentent ; - pour les figures 5 et 6, des kilogs d'eau de réaction respective- ment.par tonne de charbon sec exempt de cendres et par 100   klogs   de matières volatiles, celles-ci étant égales à   1000 -   Cf), - pour la figure 7, des mètres cubes normaux de méthane et homo- logues par tonne de charbon sec, - pour les figures 8 et 9 des kilogs de   "benzols"   respectivement par tonne de charbon sec exempt de cendres et par 100 kilogs de matières vo- latiles (1000 - Ci)

   (le mot "benzols" désigne les hydrocarbures extrayables du gaz par   lavage-â   l'huile lourde de goudron par   exemple).,   - pour les figures 10 et   11,   des kilogs de germes graphitiques asphaltiques dérivant du cracking des matières volatiles, respectivement par tonne de charbon sec exempt de cendres, et par kilogs de matières vola- tiles (1000 - Cf) - pour les figures 12 et 13, des kilogs de goudron respective- ment par tonne de charbon sec exempt de cendres et par 100 kilogs de ma- tières volatiles (1000 - Cf), - pour la figure 1 des pourcents de carbone fixe (Cf0 - pour la figure 15, des pourcents de matières volatiles (100 - ci), - pour la figure 16, des pourcents de la différence 100 - (Ci + germes graphitiques asphaltiques dérivant du cracking des matières volatiles). 



   On constate qu'en carbonisation, les phénomènes d'équilibre répon- 

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 dent à la loi de variation de la concentration des substances réagissantes mais que cette loi se complique par suite des variations de structure chimi- que des substances réagissantes et que 1'influence des variations de struc- ture chimique est nettement plus accusée dans les régions des charbons   à -     C) 1,175 et à C <1,095 que dans la région des charbons à valeur C compriCi¯ Cf Cf   pe entre 1,175 et   1,0950   
Suivant une caractéristique de la présente invention, les concen- trations des charbons en matières humiques, en matières asphaltiques et en germes graphitiques sont établies en unités immuables en composition,

   en struc- ture chimique et en comportement en carbonisation à travers toute la série des charbons fossiles. Les concentrations ainsi établies sont quantitative- ment comparables à travers toute la série des charbons fossiles, mais en uti- lisant ces données de concentration dans des applications telles que la car- bonisation et la cokéfaction, il convient, principalement, pour les charbons   dont la valeur C 1,175 et pour ceux dont la valeur C 10,095 de considérer ' Cf ' Cf   les conséquences   quentraine   la variation simultanée de la concentration et de la structure chimique des substances   envisagéeso   
Choix des unités ;

   
Au cours de la carbonisation,du charbon à haute température, les phénomènes suivants se déroulent dans l'ordre chronologique a) auto-oxydation des matières humiques. b) décomposition thermique des matières asphaltiques c) auto-oxydation des germes graphitiques ligneux d) décomposition thermique des germes graphitiques asphaltiques. 



   Si, au cours de l'essai de carbonisation "in vitro", on applique une loi appropriée de chauffage à une couche de charbon   dépaisseur   suffis- samment faible, la courbe différentielle dévolution de gaz permanents en fonction du temps, appelée ci-après profil de carbonisation, fait apparaître une séparation assez nette entre la ;carbonisation primaire (phénomènes a) et b) ci-dessus) et la carbonisation secondaire (phénomènes c) et d) ci-dessus)'. 



   A la figure 17, les courbes 3 et   4   représentent les profils de carbonisation d'un charbon particulier respectivement pendant la carbonisa- tion primaire et pendant la carbonisation secondaire. Sur l'axe des abscis- ses, on a porté les durées de carbonisation "in vitro" en minutes et sur   1-'axe   des ordonnées les différences desvolumes des gaz permanents exprimées en centimètres cubes,, Les volumes de gaz portes en ordonnées sont ceux de gaz à 20  C, sous une pression de   764   millimètres de mercure, saturés de vapeur d'eau et   dégages   par minute pour 20 grammes du charbon sec particulier susdite 
Il résulte-de la figure 17, qu'on peut se permettre de négliger l'interférence des carbonisations primaire et secondaire vers la fin de la carbonisation primaire,

   .moyennant quoi la carbonisation primaire d'un charbon se réduit à : 
1) 1'auto-oxydation 'des matières humiques 
2) la décomposition thermique des matières asphaltiques 
3) la libération des germes graphitiques ligneux et des ger- mes graphitiques asphaltiques actuels et potentiels du charbon.   L9ensem-   ble des germes graphitiques constitue le semi-coke. 



   Au cours de la carbonisation secondaire, le semi-coke se transforme en coke,, 
Pendant la carbonisation   secondaire, l'évolution   graphitique des germes graphitiques dont le semi-coke est formé se poursuit sous 1'ac- tion de l'élévation de la température et de 1'auto-oxydation des germes gra- 

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 phitiques ligneux. Cette évolution conduit par contraction à une augmenta- tion de densité de la matière accentuant sa fissuration par suite de la con- traction du semi-coke, Le nombre de cycles benzéniques accolés dans la molé- 
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 cule de semi-coke devient de plus en plus grand au fur et a mesure que l9évo- lution graphitique se poursuit. 



   C'est à partir des données de la composition élémentairec et de la carbonisation primaire qu'on détermine la   composition   des charbons sui- vant la présente invention. 



   Le charbon fossile le moins évolué, par exemple un charbon flam- bant sec provenant   d'une   couche exploitée à ciel ouvert, contient des matiè- res asphaltiques et des germes graphitiques asphaltiques mais dont la somme des concentrations est moindre que pour tous les charbons fossiles plus évo- lués. Sa concentration en germes graphitiques ligneux est plus faible et sa concentration en matières humiques plus forte que celles de tous les   char-   bons fossiles plus évolués. 



   En déterminant la composition des charbons fossiles par rapport au charbon le moins évolué, la concentration en matières asphaltiques des charbons plus évolués n'exprime pas la concentration totale mais bien la différence entre la concentration totale et la concentration en matières as- phaltiques du charbon le moins évolué. 



   En déterminant la concentration des charbons, non pas en germes graphitiques ligneux et en germes graphitiques asphaltiques actuels, mais bien par la somme g germes graphitiques ligneux plus germes graphitiques asphaltiques actuels plus germes graphitiques asphaltiques potentiels (cette somme correspond au semi-coke), on obtient une donnée de plus de valeur en carbonisation et en cokéfaction que la concentration des charbons en germes graphitiques ligneux et en germes graphitiques asphaltiques actuels. 



   En choisissant, suivant la présente invention, comme unités d'ex- pression de la composition des charbons fossiles, un charbon humique très 
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 peu évolué, une matière asphaltiques appropriée et un semi-coke qui ont chacun une composition, une structure chimique et un comportement en carboni- sation immuables à travers toute la série des charbons fossiles, l'expression de la composition des charbons se fait en valeur charbon humique unitaire, en valeur matière asphaltique;unitaire et en valeur semi-coke unitaire dont le total est variable en fonction du taux de carbonification des charbons et de l'écart existant entre le rendement en semi-coke des matières asphaltiques actuelles et potentielles du charbon et les rendements immuables en semi-co- ke du charbon humique unitaire et de la matière asphaltique unitaire choisis. 



   Ces trois matières unitaires sont définies comme suit 
On choisit comme charbon humique unitaire un charbon flambant sec, à forte teneur en oxygène, dont on effectue la carbonisation "in vitro" et dont on détermine la teneur en oxygène. On choisit, par exemple, comme charbon   humique''unitaire   un charbon dont-le rendement en coke   "in   vitro", sans 
 EMI12.3 
 semi-graphite .ë- cécompoait3on thermique'des'matières voiàtiies"prinai#es, est de 52,46% et ddht la teneur'en oxygène est de 25,75 %.¯ ces teneurs se rapportant au charbon sec exempt de cendres. 



   Comme matière asphaltique unitaire, on choisit un asphalte naturel broyable dont les propriétés sont voisines de celles des matières asphaltiques des charbons et qui, par conséquent, possède une courbe appropriée de décompo- 
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 sition thermique et est exempt d9oxygèneo On effectue la carbonisation "in vitro" de cet asphalte. 



  On choisit, par exemple-comme matière asphaltiqunitaire de 19asphalte dur broyable qui ramollit à 110 G9 qui fond à QC1  C, qui produit abondamment des gaz et des vapeurs à 4 7p  G qui durcit à 500P C, qui ne con- tient pas d'oxygène et qui,donne lieu par carbonisation "in vitro'¯à 20 % de 3semi-coke. L9absence d'oxygène et le rendement en semi=noke sont.a-considé- rer pour de la matière sèche exempte' d.e 'cendres. 

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  Comme semi-coke 'unitaire, on choisit ur qTmÀ=eoke à 60Ó6 G,dont la composition répond à la composition iôßenne 'd9au moins 20 semi-cokes a 600  C de différents type's de 0.,ne 'E/Î z On a constaté que les mtieres .volatile qui se dégagent du semi- coke unitaire entre 600 C et 900 ' C'µèxent environ'5 % du poids du semi'-co- ke unitaire et que Poxygène qu'il .contient pèse environ 2,5% du poids du semi-coke unitaire. Les proportions ..existent pour du .11 eemi-coke sec exempt de cendrèso .., ..1 ,'.. : Le charbon humique unitaire contient des matières humiques, des 
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 matières asphaltiques, des germes graphitiques ligneux et des germes graphi- tiques asphaltiques. 



   Au cours de   la'carbonisation,   les matières humiques du charbon humique unitaire forment des gaz, des vapeurs et des matières asphaltiques .plus ou moins fusibles. 



   Au cours de la   carbonisation,''les,matières   asphaltiques présentes dans le charbon humique unitaire et celles formées à partif des matières hu- 
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 miques du charbon humique unitaire forment des gaz, des vapeurs..,t du semi-   coke.. ' '      L'ensemble   du semi-coke fourni par la carbonisation du .charbon 
 EMI13.4 
 humique unitaire comprend le iemi@cpke,àÀrivant des germes.graphitiques présents dans le charbon humique unitaire'et lesemi-coke formé au cours de la carbonisation du charbon humique unitaire à partir des matières asphal- 
 EMI13.5 
 tiques qu'il contient et de celles 'qui se sont.formées'a. partir des matières humiques contenues dans le charbon humique unitaire.

   ' 
Au cours de la carbonisation "in vitro", le' charbon humique uni- taire donne,puisque Cf =   524,6   kg par' tonne : 
 EMI13.6 
 6 kg + 26,23 kg '.5509$3'kg de semi-coke unitaire par tonne (les 26,23 kg correspondent aux 5 %'de   matières   volatiles qui se dégagent 
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 du semi-coke unitaire entre 6000 G-.et 9000 C).... 



   Matières volatiles primaires du-charbon   humique   unitaire =   10000   kg   550;83   kg   = 449,17   kg par tonne. ' 
Oxygène dans les   matières   volatiles primaires du charbon humique unitaire : 
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 257,5 kg - (550,83 kg x 0,025) = 257,5 kg - 1}7 kg = 243,73 kgo A 1 kg d'oxygène volatil primaire correspondent'donc 1 3'=,19g4 kg de matières volatiles, primaires. 



  243'973 J.eres eS,prJlIlaJ.reso A 1 kg de matières volatiles primaires correspondent i 550.83 kg 1,226'kg'de', semi-coke ' 447?-'-< . ' . , ,. , . 



  Pour exprimer la composition d9un charbon quelconque en valeurs charbon humique unitaire, matières âsphaltiques unitaires, semi-coke unitaire, on part des résultats de l9ap.alyse élémentaire, du charbon et dès résultats de   :sa:-   carbonisation   "in   vitro". Pour 'éviter de devoir'effectuer l'analyse élémentaire du charbon, on peut aussi calculer sa composition élémentaire à partir des résultats de carbonisation "in vitro". 



   En effet, il résulte   du.chimisme de   la carbonisation que les com- positions des goudrons de carbonisation à haute température et celles des co- kes de carbonisation à haute.température tendent vers des compositions iden- tiques quelle que soit.la composition du charbon carbonisé.

   Les compositions des goudrons de carbonisation à haute température de   tous.les   types de char- 
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 bons se rapprochent d'autawt p.us ' 7. e tilae de 1 Vautre que la'proportion de. gou- dron de basse température qu'ils contiennent ost plus faibleo Or, les moda- lités de carbonisation Iliri vitro" telles qu'eiles sont définies plus haut as- 

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 surent au maximum l'absence de goudron de carbonisation à basse température dans le goudron de carbonisation à haute température fourni   par¯l'essai   de carbonisation "in vitro"   d'un   charbon quelconque. Les compositions des cokes (exempts de cendres) de carbonisation   "in   vitro" de tous les types de charbons peuvent être admises comme pratiquement identiques. 



   Connaissant les teneurs en carbone, hydrogène et oxygène du gou- dron et du coke de carbonisation "in vitro", la composition élémentaire du charbon se calcule facilement, avec une précision suffisante pour les be- soins de la pratique, à partir des données fournies par   l'essai   de carbonisa- tion "in vitro".

   Ces données sont Le coke obtenu par carbonisation, le se- mi-graphite obtenu par décomposition thermique des matières volatiles pri- -mairesle goudron, les benzols, l'ammoniaque, l'eau de réaction,'le ,poids de gaz permanents, le volume de gaz permanents, saturés de vapeur   d'eau,   à 0 C et à 760 mm de mercure ét la composition en volume % des gaz'permanents CO2, CmHn 02 CO H2 CH4 N2 
Dans le calcul de la composition éléméntaire du charbon, les ben zols sont considérés comme étant du benzène (C6H6) Les hydrocarbures lourds (CmHn) des gaz permanents sont considérés comme composés pour moitié d'éthy- lène   (C2H4)   et pour moitié d'acétylène (C2H2) 
Connaissant le rendement coke   "in   vitro",

   (charbon exempt de cen- dres et coke sans semi-graphite de décomposition thermique des matières vola- tiles primaires) et'la tenéur en oxygène (sur charbon sec exempt de cendres)   d'un   charbon quelconque, on calcule suivant l'exemple ci-après, les valeurs ; charbon humique unitaire, matières asphaltiques unutaires et semi-coke uni- taire . 



   EXEMPLE 
Rendement coke Cf "in vitro" du charbon 1 781 kg par tonne. 



   Teneur en   oxygèhe   du charbon 51,2 kg par tonne. 



  820,05 kg valeur semi-coke unitaire 781 kg+781x1005=781+39,5 
Matières volatiles primaires :   1.000   kg - 820,05 kg   = 179,95   kg 
Oxygène volatil primaire   (d'origine   humique) :   51,2   kg - (820,05 x 0,025) kg = 51,2 kg - 20,5 kg = 30,7 kg correspondant à 30,7 kg x 1,84 =   56,48   kg de matières volatiles primaires humiques. 



   Celles-ci correspondent à 56,48 kg x 1,226   = 69,24   kg de semi-coke 
Valeur charbon humique unitaire 56,48 kg 69,24 kg = 125,72 kg 
Matières volatiles primaires asphaltiques 179,95 kg - 56,48 kg =   123,47   kg 
Puisque le rendement en semi-coke des matières asphaltiques uni- taires est de   20%,   la valeur matières asphaltiques unitaires est 
123,47 kgx5 = 154,33 kg 
Les valeurs charbon humique unitaire,

   matières asphaltiques uni- taires et semi-coke unitaire sont exprimées de cette manière en unités immua- bles à travers toute la série des différents types de charbons fossiles et des mélanges de ces charbons et fournissent ainsi des données quantitatives de comparaison des compositions des différents charbons fossiles et des mélan- ges de ces charbons'en ces trois substances unitaires ainsi que les.données quantitatives indispensables à 1'étude et au calcul de la constitution des mélanges en vue de la production industrielle de coke   étalon.   



   A la figure 18, les abscisses représentent des valeurs du rapport C pour une partie de la série des charbons fossiles tandis que les ordonnées Cf 

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 représentent des kilogs. Les lignes 5,6 et 7 représentent,pour ces charbons, la variation, en fonction des valeur C, respectivement de la valeur charbon 
Cf humique unitaire,de la valeur matières asphaltiques unitaires et de la valeur semi-coke unitaire., 
A la figure 19, les abscisses sont les mêmes qu'à la figure 18 mais les ordonnées correspondent aux valeurs du rapport    matières asphaltiques unitaires pour les charbons fossiles étudies.

   La limatières asphaltiques unitaires   gne 8 représente donc les variations de ce rapport en fonction du   rapport Ç   
Cf 
A la figure 20, la ligne 9 représente, pour toute la série des charbons¯fossiles, la variation de la valeur matières asphaltiques unitaires en fonction de la'valeur charbon humique unitaire.

   Les abscisses expriment des kilogs de charbon humique unitaire et les ordonnées expriment des kilogs de matières asphaltiques   unitaireso   
Les figures 21 à 32 représentent les "profils de carbonisation" de différents types de charbons fossiles (volumes de gaz de 15 en 15 minutes) 
La figure 21 représente le profil de carbonisation   "in   vitro"   d'un   charbon type   antraciteux   la figure 22 celui d'un charbon type demi-gras; la figure   23,  celui   d'un   charbon type trois quarts gras;la figure 24 celui d'un charbon type coke à forte pression de carbonisation; la figure 25, celui   d'un   charbon type à coke à faible pression de carbonisation;

   les figures 26, 27 et 28, ceux de trois charbons chacun   d'un   type intermédiaire entre le type coke à faible pression de carbonisation et le type gaz; la figure 29 celui d'un charbon type   gaz..; les   figures 30 et 31, ceux de deux charbons type flambant gras; la figure 32 celui d'un charbon type flambant sec 
Les profils de carbonisation "in vitro" représentés aux figures 21 à 32 illustrent, pour les principaux types de charbons fossiles, les dif- férentes périodes de la carbonisation et leur importance relative dans la production en volume de gaz permanents au cours de la carbonisation de chacun des types de charbons considérés. 



   Parmi les trois   constituants   du charbon, la matière asphaltique est seule plus ou moins   fusibleo   Sa fusibilité varie en raison du taux de carbonification des charbonso La fusion plastique de certains types de charbons dits   au-to-cokéfiahts   est déterminée par la fusibilité des matières asphaltiques qu'ilscontiennent? Le phénomène généralement désigné par l'expression "fusion plastique-,des charbons" est mieux défini par 1'ex- pression "fusion asphaltique-des chrbons" 
La formation éventuelle, à un moment donné de la carbonisation, d'un semi-coke cohérent à partir de charbon pulvérulent est due à la liaison des germes graphitiques que contient ce dernier par les germes gra- phitiques dérivant de la décomposition thermique des matières asphaltiques, 
Dans une charge de charbons en carbonisation,

   la zone où   s'opè-   re la soudure des germes graphitiques, c'ext-à-dire la zone de naissance du semi-coke cohérent, offre temporairement une grande résistance au pas- sage des gaz et vapeurso Cette zone est appelée ci-après "zone écran". 



  Cette zone existe dans la charge de charbon en carbonisation aussi long- temps que dure la formation de semi-coke cohérent et elle progresse depuis la paroi chauffante vers le coeur de la masse de charbon à cokéfier en laissant derrière   elle une-,masse     devenue -¯,   par suite de l'évolution graphiti- que, perméable aux gaz et aux vapeut qui se trouvent à une température plus élevée que celle à laquelle cette zone s'est formée. La perméabilité en arrière de la zone écran provient de la fissuration du semi-coke par con- traction. 



   La fusion asphaltique du charbon opère un rapprochement des ger- mes graphitiques, Ce rapprochement s'accentue au fur et à mesure que la ma- tière asphaltique est décomposée et qu'elle fournit du noueux germes graphi- 

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 tiques à la masse en traitemento Au moment de la naissance du semi-coke, une -phase liquide asphaltique peut subsister et, dès lors, se trouver enfermée dans les alvéoles du squelette de semi-coke naissanto 
La formation éventuelle de semi-coke cohérent à partir d'une substance carbonée a lieu à une température d'autant plus basse que la concentration de germes graphitiques dans le milieu en carbonisation est plus grandeo cette concentration dépend de la composition de la substan- ce carbonée, du taux de compression   qu'elle   subit pendant la carbonisation, entre autres,

   du chef de la pression de carbonisation ou de la pression à laquelle elle a été soumise avant carbonisationo 
Dans le cas de carbonisation de substances carbonées à l'état calibré, la fusion asphaltique au cours de la caristion   n'est   pas tou- jours nécessaire à la formation d'un semi-coke cohérent, de même qu'elle peut ne pas être nécessaire si la substance carbonée est soumise à forte compres- sion avant carbonisationo 
Aux figures 1, et 21 à 32, on a également représenté -quatre lignes verticales désignées par 10, 11, 12   et'13.   Ces lignes passent par les point d'abscisses correspondant respectivement à 15, 30, 45 et 60 minutes. Elles servent à peu près de limite à cinq périodes successives de carbonisation. 



  L'ensemble dés quatre premières correspond à la carbonisation primaire tandis que la cinquième période correspond à la carbonisation secondaire. Pendant ces cinq périodes, se passent les phénomènes suivants   Période 1.   Cette période est représentée entre   l'axe   des ordon- nées et la ligne verticale 100 Pendant cette période, a lieu le début de l'auto-oxydation et de la décomposition thermique des matières humiques et la fusion des màtières asphaltiques fusibles. 



   Période 2 Cette période est représentée entre les lignes verti- cales 10 et 11 Pendant cette période, a lieu le maximum d'auto-oxydation et de décomposition thermique des matières humiques ainsi que le début et le développement de la pyrolyse des matières asphaltiqueso C'est au cours de la deuxième période de la carbonisation primaire que les réactions possibles entre les produits de l'auto-oxydation des matières humiques, les matières asphaltiques fondues et les produits de la décomposition thermique des matiè- res asphaltiques et les germes graphitiques atteignent un maximum d'inten- sité au cours de la carbonisation primaire. En particulier,   c9est   alors que les réactions entre la vapeur d'eau et toutes les substances carbonées en présence sont les plus intenses. 



   Période 3 Cette période est représentée entre les lignes ver- ticales 11 et 12 Pendant cette période, la pyrolyse des matières asphalti- ques atteint son maximum d'intensitéo On peut constater que les profils 14 de carbonisation "in vitro" des charbons auto-cokéfiants représentés aux fi- gures 24, 25, 26, 27, 28, 29 et 30 présentent une pointe à la fin de la troi- sième période de la carbonisation primaire. Cette pointe correspond au maxi- mum d'intensité de la pyrolyse des matières asphaltiques. Cette pyrolyse don- ne lieu à la formation   d'une   grande quantité de   méthane,,   En d'autres termes, elle correspond à une prépondérance du méthane dans l'ensemble des gaz déga- gés pendant cette période. C'est la raison pour laquelle on l'appelle ci- après "pointe méthane". 



   La viscosité d'une partie de la tranche'de la charge se trouvant éventuellement en fusion asphaltique augmente au fur et à mesure que la pyro- lyse des matières asphaltiques progresse à la faveru de l'élévation de la tem- pérature La couche se trouvant du côté-du semi-coke au bord de la tranche en fusion asphaltique constitue la pâte-mère de semi-coke et c'est dans cel- le-ci que se développe éventuellement le squelette de semi-coke,cohérent quand la concentration de germes graphitiques dans la   Pâte   mère de semi-co- ka est devenue suffisnte pour permettre la laision entre eux et le semi- coke déjà formé.

   La viscosité de la pâte-mère de semi-coke au moment où le squelette de semi-coke se constitue et l'amplitude de la phase gazeuse (gaz + vapeurs) qui se développe à ce moment sont parmi les facteurs déterminants 

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 de la texture du semi-coke. La couche de semi-coke naissant constitue la zone écran dans la charge de charbons   auto-cokéfiants.   



   Période 4 Cette période est représentée entre les lignes ver- ticales 12 et 13. Pendant cette période, a lieu la pyrolyse des matières asphaltiques éventuellement occluses dans les alvéoles du squelette de semi- coke. La contraction et la fissuration de la zone écran se poursuivent par suite de la pyrolyse du semi-coke qui débute immédiatement après sa anaissan- ceo   Cest   la période finale de la thermolyse des matières asphaltiques et de la carbonisation primaire. A la fin de cette période;, le semi-coke éventuel- lement cohérent est complètement formé et déjà partiellement fissuré. 



   Période 5 Cette période est représentée à droite de la ligne 
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 verticale 130 Pendant cette période, 1-'évolution graphitique du semi-coke se poursuit, accompagnée d9unecontraction de la masse,, La fissuration du semi-coke s'accentue si le semi-coke était cohérent au moment de sa forma- tison. IL'"ëvolntion graphitique atteint une intensité maximum vers 800  C -environ (820 C à 1?extérieur du tube de carbonisation de 1?appareil d'es- 
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 sai "in vitrai!) Leévolution graphitique pendant la carbonisation secondai- re est accompangée de la présence d9uae forte proportion d9hydrogène dans le mélange des gaz permanents formés pendant cette période.

   Le volume de 
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 ceux-ci tombe fortement et rapidement après le maximum d9intensité de la pyrolyse du semi-cokeo Pour cette raisons la pointe du profil de carbonisa- tion "in vitro" qui précède cette chute est appelée ci-après "pointe hydro- gàne" ; 
Les caractéristiques du coke telles que le taux de stabilité de calibre, le taux de gonflement et de moussage, le taux de fissuration, la texturela densité apparente, la réactivité spécifique ainsi que la pres- sion de carbonisation de la charge sont influencés non seulement par la com- position de la charge mais aussi par des facteurs indépendants de cette com- position. 



   Parmi ces derniers, citons, entre autres, le mode de chauffage, la température de régime de la carbonisation, les dimensions du récipient 
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 dans lequel s'effectue lacarbonisation, la forme géométrique de ce récipient, la teneur en eau du charbon., la granulométrie de celui-oie le taux d9unifor mité de répartition de calibre du charbon dans la charge, le taux de   ompres-   sion du charbon, le mode de   chargement' du   charbon dans le récipient dans le- 
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 quel Beffectue la carbonisation, Ces facteurs influent sur la vitesse de carbonisation et, par 
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 conséquent,

   sur le taux d-équilîbre thermo-chimique atteint à un moment quelconque de 1?opérations sur l'intensité du travail de gonflement au mo- ment de la naissance du semi-coke sur 1?intensité du travail de contrac- tion et de fissuration du semi-coke au cours de la carbonisation secondaire et sur la pression.-de carbonisation. 



   Par exemplepour une même température de régime de carbonisa- tion dans une cornue prismatique circulaire et dans un four à coke   prismati-   que rectangulaire, dont la largeur est égale au diamètre de la cornue con- sidérées non seulement la vitesse moyenne de carbonisation est plus grande 
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 dans la cornue que dans le four à coke, mais laçcélération de la vitesse à laquelle s9accomplissent toutes les périodes successives de la carbonisation au fur et à mesure que l'opération de carbonisation progresse dans le charge;, est considérablement plus grande pour la cornue prismatique circulaire que pour le four à coke prismatique rectangulaire. 



   L'augmentation de la vitesse de carbonisation et,   par-conséquent;,   la diminution qui en résulte du taux   déquilibre     thenno-chimique   atteint à un moment quelconque durant la carbonisation primaire, peut augmenter la proportion des matières asphaltiques fusibles contenues dansle charbon qui arrive au stade de pâte-mère de semi-coke. De ce chef, certains charbons 
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 non auto-cokéfiantskà une allure.donnée de carbonisation deviennent auto- 'Óokéfiants à une allure plus vive(de carbonisation. 

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   Les variations de vitesse-de carbonisation dans une charge de char- bon en carbonisation,au fur età mesure que 1-'opération progresse, sont par- mi les causes qui déterminent les variations de caractéristiques du coke (par exemple le taux de fissuration et le taux de gonflement et de moussage) dans 
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 différents plans d'une charge pri1B1Jiàtiq1leo Par exemple, le saumon de coke résultant de la carbonisation en four à coke prismatique rectangulaire contient le coke le moins boursouflé et le moins fissuré dans les régions les plus pro- ches des parois chauffantes du four tandis que le coke le plus boursoufflé (éventuellement la mousse de coke) et le plus fissuré sont dans les régions lés plus proches du plan vertical médian longitudinal du saumon. 



   Malgré 1-'amplitude plus grande des crevasses dans le saumon de coke au voisinage des parois chauffantes du four, les morceaux de gros cali- bre dans le coke tout-venant accusent   toùjours   une proportion plus grande de morceaux dont l'un des plans présente l'aspect bosselé d'un chou-fleur, que de morceaux sans face à chou-fleur, ce qui prouve que le taux de fissura- 
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 tion du coke près des parois chauffantes est moindre qu9à 19intérieur du sau- mon 
Dans la pratique industrielle de la fabrication du coke, les fac- teurs indépendants de la composition et de la structure moléculaire du char- 
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 bon sont l9installation de carbonisation,

   l'allure de carbonisation impo- sée découlant des -quantités de produits à fournir par 1?usine de carbonisa- tion en un temps donné et le traitement ainsi que la manutention du charbon préalablement à la carbonisation. 



   Il résulte du chimisme et du mécanisme de la carbonisation et de 
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 la cokéfaction que les différences en quantitéz, en-composition et en struc- ture moléculaire des trois constituants : matières humiques, matières asphal- tiques et germes graphitiques dans les différents types de charbons fossiles 
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 et les mélanges de ces charbons déterainentrlés différences de caractéristi- ques du coke, qu'ils produisent industriellement dans un four donné, à une allure donnée de cuisson, les autres caractéristiques du charbon ou mélange 
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 enfourné, telles 'te là teneur en eau, la granulométrie et le taux d9unim formité de répartition de calibre, la densité spaciale de la charge dans le four, exprimée en matière sèche, étant supposées identiques. 



   Le taux de gonflement et dé moussage du semi-coke ou du coke est déterminé : par la viscosité de la pâte-mère de semi-coke immédiatement 
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 avant la formation du squelette de semi-coke; par 1?amplitude et Pint.e1asi- té d9éwoaatzon de-la phase gazeuse (principalementasphaltique) au moment de la formation du.squelette de semi-coke, par la pression de carbonisation au moment de la formation du squelette delsemi-coke - La viscosité de la pâte-mère de semi-coke au moment de la forma- 
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 tion du squelette de semi....coke est déterminée; par la quantité et la fusibi- lité des matières asphaltiques, par la quantité de solides en présence dans la zone de naissance du semi-coke. 



   La -quantité et la fusibilité des matières asphaltiques dans la pâte-mère de semi-coke dépendent principalement de la quantité et de la fu- sibilité des matières asphaltiques fusibles présentes dans le charbon ou le mélange de charbons par rapport à la quantité de ratières humiques que ce charbon ou ce mélange contient et du moment de la carbonisation primaire où se situe le   stade'pâte-mère   de semi-coke, ce dernier étant atteint immédia- tement avant le moment où s'opère la liaison des germes graphitiques en pré- 
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 sence, c?est-à-dire où la première zone (zone-écran) du semi-coke cohérent se   développée   La quantité de germes graphitiques en présence dans la pâte - mère-de semi-coke est donc peu différente de celle qui constitue le semi- coke naissant dans la zone-écran,

   
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 L'amplitude de la phase gazeuse au moment 1I.e la naissance du semi-coke est-sensiblement proportionnelle à celle qu'indique la hauteur de la pointe méthane du profil de carbonisation   "in   vitro" du charbon ou du mélange   de* charbons,   tandis que l'intensité dévolution de cette phase ga- 

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 zeuse (gaz permanents + vapeurs) dépend de la position de la zone de naissan- ce du squelette de semi-coke (zone-écran) dans la charge, position qui déter- mine le taux d'accélération de la vitesse de carbonisation par rapport à la vitesse de carbonisation dans les autres plans de la charge. La pression de carbohisation, variable en fonction de la variation de la vitesse de carbo- nisation, varie d'un plan à 1'autre de la charge.

   Elle est doutant plus grande que le taux de gonflement et de moussage du semi-coke naissant est plus élevé et que le taux de contraction et de fissuration du semi-coke ou du coke est plus faible. Le taux de contraction et de fissuration du semi- coke ou du coke est déterminé par le taux moyen dévolution graphitique des germes graphitiques qui composent le semi-coke naissant (les germes graphi- tiques résultant de la thermolyse de matières asphaltiques au cours de la car- bonisation primaire sont toujours de très petit calibre parce   qu'ils.sont   for- més à allure très vive et à température relativement basse) et par la vitesse de carbonisation secondaire. 



   Cette dernière vitesse est variable d'un plan à l'autre d'une charge en carbonisation. 



   Gomme pour la carbonisation primaire, elle s'accélère au fur et à mesure que la carbonisation secondaire progresse dans la charge. 



   La stabilité de calibre du coke est déterminée par trois facteurs taux de gonflement-et de moussage, taux de contraction et de fissuration et taux de pression de carbonisation et elle est doutant plus grande que la valeur des deux premiers facteurs est plus faible et que la valeur du troi- sième facteur est plus élevée. 



   La texture du coke est déterminée par le taux de gonflement et de moussage et par la pression de carbonisation. 



   La réactivité spécifique du coke est déterminée s par le taux d'évolution graphitique, par la texture et par la nature des surfaces des alvéoles. 



   Le taux   d9exothermicité   du charbon ou du mélange des charbons est déterminé par la différence entre l'énergie calorifique libérée par les réactions exothermiques et celle absorbée par les réactions endother- miques de la carbonisation,, 
La quantité   d'énergie   calorifique à fournir pour la carbonisa- tion d'un poids donné d'un charbon ou d'un mélange de charbons est d'autant plus grande que le taux d'exothermicité du charbon ou du mélange de charbons est plus faible. 



   La thermolyse des matières humiques et des germes graphitiques ligneux est accompagnée entre autres de la production de vapeur d'eau 
Celle-ci s'engage entre autres dans les réactions endothermi- ques de gaz à l'eau. La composition de ce gaz à   l'eau   dépend à un moment quelconque de la carbonisation, des facteurs d'équilibre qui déterminent la composition du gaz à 1'eau. Ces réactions de gaz à l'eau qui font par- tie des réactions de carbonisation, peuvent, par exemple, pour des charbons à faible, taux de carbonification, donc riches en matières humiques   et,   par conséquent, en oxygène, diminuer considérablement 1'exothermicité de   1?en-   semble des réactions de carbonisation et, de ce chef, la carbonisation de pareils charbons demande une forte dépense d'énergie calorifique. 



   Les matières humiques, les matières asphaltiques et les germes graphitiques sont des groupes de substances. Chacun de ces groupes com- prend un très grand nombre de substances de composition de structure moléculaire, de vulnérabilité chimique et de stabilité thermique très dif-   férentes.   



   D'après le   chimisme   de la carbonification, les matières asphal- tiques contenues dans les charbons se forment à la faveur de la déoxygénation des matières humiques tandis que les' germes graphitiques asphaltiques des charbons se forment à la faveur de la décomposition thermique des matières 

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 asphaltiques. 



   L'oxygène contenu dans-,les germes graphitiques ligneux y est éner- giquement lié, puisqu'il faut des températures-de plus de 600    Cpour   décompo- ser activement les germes graphitiques ligneux. 



   La liaison de l'oxygène dans les matières humiques est plutôt fai- ble ainsi qu'il est démontré par la concentration de substances oxygénées dans les produits volatils du début de la décomposition thermique des matières humiques de charbons peu évolués. 



   Dans la formation du semi-coke cohérent au cours de la carbonisa- tion, ce sont les substances asphaltiques fusibles qui assurent la fusion asphaltique du charbon. 



   Il est peu important au point de vue de la cokéfaction que ces substances asphaltiques fusibles existent dans le charbon à 1?état libre ou chimiquement combiné, par exemple, sous forme de ramifications de noyaux graphitiques plus ou moins évolués   graphitiquemento   Il en est de même pour les substances humiques. 



   Les matières humiques sont génératrices de matières asphaltiques éventuellement fusibles au cours de la carbonisation, en fonction du taux de carbonification du charbon et de leur concentration dans le charbon. 



   Les substances asphaltiques sont génératrices de germes graphi- tiques au cours de la carbonisation en fonction du taux de carbonification du charbon et de leur concentration dans le   charbono   
Dès lors, si par des méthosde d'extraction des charbons au   ù   moyen de solvants suffisamment sélectifs on parvenait à la séparation quan- titative et au dosage exact des matières humiques, des matières asphalti- ques et des germes graphitiques contenus dans les charbons, les résultats de ces métjodes d'analyse ne seraient pas pleinement efficiente dans la mai- trise de la cokéfaction;

  , 
D'autre part, toute méthode de classification des charbons se- lon leur ordre de taux de carbonification en partant des rendements semi- coke ou coke qu'ils accusent ors de la carbonisation est entachée d'erreurs, parfois importantes, principalement pour les charbons peu évoluée à cause de l'importance que peuvent acquérir, àu cours de la carbonisation de ces charbons, les réactions de gazà l'eau. 



   La mise en oeuvre du procédé suivant l'invention qui sera décrit plus loin requiert la conaissance de la concentration des charbons en matiè- res humiques, en matières asphaltiques et en germes graphitiques, ainsi que la connaissance du comportement de ces trois constituants du charbon ou des mélanges de charbons au cours de la carbonisation, aussi bien quand le char- bon est carbonisé à l'état isolé que quand il est carbonisé en mélange avec   d'autres-charbonsòu   avec des matières carbonées autres que les charbons fos- siles. 



   Le procédé suivant 1'invention de détermination des valeurs char- bon humique unitaire, matières asphaltiques unitaires et semi-coke unitaire des différents types de charbons dans toute la série des charbons fossiles ré- pond aux exigences citées ci-dessus et des mélanges de charbons contenant é- ventuellement Vautres substances carbonées que les charbons fossileso 
Dans la série des différents types de charbons fossiles,   à   savoir 1) type flambant sec, 2) type flambant gras, 3) type gras gaz, 4) type coke à faible pression de carbonisation, 5) type coke à'forte pression de carboni- sation, 6) type 3/4 gras, 7) type 1/2 gras Sypopathon les types 1, 7 et 8 sont caractérisés par une forte valeur du rapport :

   semi-coke unitaire matières asphaltiques unitaires 
Ce sont les charbons mon auto-cokfiats 

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Les types de charbons auto-cokéfiants, c'est-à-dire les types 2, 3, 4 et 5 accusent des valeurs du rapport semi-coke unitaire matières asphaltiques unitaires qui augmentent dans l'ordre du type 2 au type 5. 



   Les charbons du type 6 se situent entre les types 5 et 7 et leurs propriétés cokéfiantes sont parfois fortement influencées par la vitesse de carbonisation;, Il en est de même des propriétés cokéfiantes de certains char- bons du type 1 qui se situent à la limite entre les charbons des types 1 et 2. 



   A cause de leur faible concentration dans les types de charbons non   auto-cokéfiants   1, 7 et 8, les matières asphaltiques peu ou pas fusibles contenues dans les charbons se dissocient rapidement et fortement pendant la carbonisation de sorte que la fusion asphaltique ne se produit pas ou de manière insuffisante pour assurer la liaison en semi-coke cohérent des germes graphitiques en présence. 



   Les charbons des types 2, 3 4 et 5 accusent tous le phénomène de fusion asphaltique pendant la carbonisationo Les matières humiques, les matières asphaltiques et les germes graphitiques contenus dans les charbons des types 3 4 et 5, dans les charbons les plus évolués du type 2 et les moins évolués du type 6, sont largement additifs. Par contre, les matières humiques, les matières asphaltiques et les germes graphitiques des charbons des types 1, 7 et 8 ont des compositions et des structures chimiques très dif- férentes de celles des composants des charbons des types 3, 4 et 5 De ce chef, les composants des charbons des types 1, 7 et 8 ne se comportent pas de manière additive avec les composants des charbons des types 3, 4 et 5 dans les mélanges de charbons. 



   Les différences de composition et de structure chimique entre les composants des différents types de charbons sont nécessairement les plus fortes pour les matières humiques et les matières asphaltiques et beaucoup moins fortes pour les germes graphitiques ligneux et asphaltiques, par suite de la stabilité thermique et de la stabilité chimique beaucoup plus grandes pour les geres graphtiques que pour les matières .humiques et asphaltiques 
Notion du taux global de gonflement et de moussage du semi-coke. 



   Suivant le chimisme et le mécanisme de la cokéfecrtion. les matiè- res en présence dans la pâte-mère de semi-coke de charbons auto-cokéfiants ou de mélanges auto-cokéfiants de charbons, au moment de la naissance du se- mi-coke, sont les matières asphaltiques fusibles résiduaires de la disso-   ciation   et de l'action chimique qui ont précédé le stade pâte-mère de semi- coke; les germes graphitiques présents dans le charbon et ceux qui ont été formés à partir des matières asphaltiques jusqu'au moment où le stade pâte- mère de semi-coke est atteint. 



   La proportion des matières asphaltiques fusibles qui arrivent au stade pâte-mère de semi-coke et leur fusibilité propre dans ce stade sont d'autant plus grandes que la valeur matières asphaltiques unitaires du charbon ou du mélange de charbons est plus grande, que la valeur char- bon humique unitaire est plus petite et que la température est plus basse au moment de la naissance. du sem-coke 
La viscosité de la pâte-mère de semi-coke immédiatement avant la naissance du semi-coke est déterminée par la quantité et la fusibilité propre des matières   asphaltiqués   dans la pâte-mère de semi-coke, par la quantité de solides (germes graphitiques   +   cendres) dans la pâte-mère de se- mi-coke et par la température à laquelle a lieu la naissance du semi-coke. 



   La viscosité de   lapâte-mère   de   semi-cbke   est   d'autant   plus fai- ble que la quantité et la-fusibilité propre des matières asphaltiques dans la pâte-mère de semi-coke sont plus grandes, que la quantité de solides dans 

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 la pâte-mère de semi-coke est plus faible et que la température de naissance du semi-coke est plus basse. 



   L'amplitude de la phase gazeuse (gaz + vapeurs) au moment de la naissance du semi-coke est d'autant plus grande que la quantité et la fusibi- lité propre des matières asphaltiques fusibles présentes dans la pâte-mère de semi-coke sont plus   grandes.   



   Le stade pâte-mère de semi-coke et la naissance du semi-coke se situent pour tous les charbons ou tous les mélanges auto-cokéfiants de char- bons à un moment donné de la période 3 de carbonisation primaire de l'essai de carbonisation "in vitro", c'est-à-dire dans la région des températures 4700 C à 5600 C mesurées à l'extérieur du tube de carbonisation de l'appareil d'essai de carbonisation "in vitro". 



   La hauteur de la pointe méthane des profils de carbonisation "in vitro" des charbons indique l'amplitude d'une fraction de la phase ga- zeuse "notamment les gaz permanents) durant la troisième période de la car- bonisation primaire. 



   Suivant le chimisme de la carbonisation, 1'amplitude de produc- tion de gaz permanents et de vapeurs diminue progressivement au fur et à me- sure que la température s'élève pendant cette troisième période de la carbo- nisation primaire. 



   Plus grande est la hauteur de la pointe méthane du profil de carbonisation "in vitro" d'un charbon, plus a été grande, à n'importe quel moment de la troisuème période de carbonisation primaire; la produc- tion de gaz et de vapeurs. 



   La température à laquelle, au cours de la troisième période de la carbonisation'primaire de l'essai de carbonisation "in vitro", se situe la naissance du semi-coke d'un charbon   -au   d'un mélange auto-coké- fiant de charbons est d'autant plus basse que sa valeur "matières vola- tiles primaires" est plus faible. 



   En effet, l'étude des différents types de charbons auto-coké- fiants,   c'est-à-dire   des types 2, 3, 4 et 5, révèle, si on considère ces types dans l'ordre où ils sont nommés, que la valeur semi-coke unitaire aug- mente régulièrement, que la valeur matières asphaltiques unitaires diminue régulièrement et que la valeur charbon humique unitaire diminue régulièrement. 



   Pour une valeur donnée de la pression de carbonisation du charbon ou du mélange de charbons et pour des modalités données de   carbonisàtion,   le taux global de gonflement et de moussage du semi-coke ou du coke dérivant d'un charbon, ou d'un mélange de charbons auto-cokéfiants, est défini par une relation qui exprime :

   - que le taux global de gonflement et de moussage est directe- ment proportionnel à la hauteur de la pointe méthane du profil de carbonisa- tion   "in   vitro" du charbon ou du mélange de charbons considéré, - que le taux global de gonflement et de moussage est invensmet proportionnel à la valeur semi-coke unitaire du charbon ou du mélange de charbons, - que le taux global de gonflement et de moussage est inversement proportionnel à la valeur matières volatiles primaires du charbon ou du mélan- ge de charbons. 



   On peut exprimer le taux global de gonflement et de moussage par la relation hauteur pointe méthane du profil de carbonisation valeur semi-coke unitaire x valeur matières volatiles primaires 
Le taux global de gonflement ét de moussage du semi-coke peut aussi être exprimé par toute autre relation ayant la même signification phy- si que 

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Notion du taux global de contraction et de fissuration du semi- coke ou du coke au cours de la carbonisation   secondaire.   



   Le taux moyen d'évolution graphitique des germes graphitiques dont le semi-coke est formé est ¯déterminé principalement par-le taux   d'évo-   lution graphitique des germes graphitiques contenus dans le charbon ou le mé- lange dé   charbonso   
Suivant le chimisme de la carbonification, le taux d'évolution graphitique des germes graphitiques contenus dans les charbons est   dautant   plus élevé que le taux de carbonification du charbon est plus élevée 
Dans la série des types de charbons ou des mélanges de charbons auto-cokéfiants, plus la valeur semi-coke unitaire est élevée, ou encore, plus le rendement en coke   .(sans-   cendres et sans semi-graphite de cracking des matières volatiles primaires) "in vitro", est élevé,

   plus le taux   dévo-   lution graphitique des germes graphitiques contenus dans les charbons est élevé et moins le semi-coke se contracte et se fissure au cours de la car- bonisation secondaire. 



   On exprime le taux global de contraction et de fissuration du se- mi-coke ou du coke,d9un   charbon ou     d'un   mélange de charbons dans des condi- tions données de carbonisation par la relation Taux global de contraction et de fissuration du semi-coke ou du coke= rendement en coke "in vitro" sans cendres et sans semi-grapite de carcking des matières volatiles primaires) ou par toute autre relation ayant la même signification physique. 



   Notion du taux global de pression de carbonisation. 



   Dans des conditions données de carbonisation, le taux global de pression de carbonisation d'un charbon ou d'un mélange de charbons auto-co- kéfiants est   dautant   plus élevé que le taux global de gonflement du semi-co- ke est plus élevé. 



   Le taux global de pression de carbonisation d9un charbon ou   d'un   mélange de charbons auto-cokéfiants est d'autant plus faible que le taux de contraction du semi-coke est plus élevé. On exprime le taux global de pression de carbonisation d'un charbon ou d'un mélange de charbons dans des conditions données de carbonisation par la relation Valeur taux global de pression de carbonisation =   Taux global de gonflement ou par toute autre relation ayant la même signifiTaux global de contraction   cation physique. 



   La pression de carbonisation s'oppose au libre développement du   squelette   de semi-coke et, par conséquent, augonflement et au moussage du - semi-coke 
Taux de gonflement et de moussage du semi-coke, taux de contrac- tion et de fissuration du semi-coke ou du coke, taux de pression de carboni- sation   n9ont   de signification   physique   que pour les charbons'ou mélanges de charbons auto-cokéfiants. 



   Notion du taux global de stabilité de calibre du   cokeo   
Dans des conditions données de carbonisation, le taux global de stabilité de calibre du coke est d'autant plus élevé que le taux glo- bal de gonflement et de moussage du semi-coke est plus faible, que le taux gobai de contraction et de fissuration est plus faible et que le taux glo- bal de pression de carbonisation est plus élevéo 
On exprime le taux global de stabilité de calibre du coke déri- vant   d'un   charbon ou d'un mélange de charbons auto-cokéfiants dans des con- ditions données de carbonisqtin par la relation 

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Taux global de stabilité de calibre = 
Taux global de pression de carbonisation ou par 
Taux global de gonflement x Taux global de contraction toute autre relation ayant la même signification physique. 



   Notion du taux d'exothermicité du charbon ou d'un mélange de char- bons. 



   C'est différence entre la chaleur latente, à température ambian- te, de combustion du   charbon   ou d'un mélange de charbons et de la chaleur latente, à température ambiante, de combustion des produits de la carbonifica- tion "in vitro" du charbon ou d'un mélange de charbons. 



   Pour éviter de devoir recourir à l'emploi de la bombe   calorimé-   trique, on peut déterminer la chaleur latente de combustion des charbons et des cokes suivant les méthodes préconisées par Lefebvre et Georgiadis (Voir   Chimie   et Industrie - Vola 46, n    2 =   Août   1941).   



   La chaleur latente de combustion des gaz permanents produits au cours de l'essai de carbonisation "in vitro" des charbons au des mélanges de charbons est une des données de cet   essaio   
Suivant le chimisme de la carbonisation et les modalités d'exé- cution de l'essai de carbonisation "in vitro", la chaleur latente de combus- tion du goudron peut être considérée comme constante pour tous les goudrons de carbonisation "in vitro" de tous les types de charbons. La chaleur laten- te de combustion des benzols produits par la carbonisation "in vitro" des charbons ou des mélanges de charbons peut être considérée comme identique pour tous les charbons et mélanges de charbons. La chaleur latente de com- bustion du goudron de carbonisation "in vitro" = 8.500 ko   cal/kg.   



   La chaleur latente de combustion des "benzols" de carbonisa- tion "in vitro" =   10.000     k.cal/kg.   



   A égalité de taux d'exothermicité, un poids donné de charbon ou d'un mélange de charbons demande une même dépense d'énergie calorifi- que dans des conditions données de carbonisationo 
Suivant la présente invention, et à partir des données du seul essai de carbonisation "in vitro", on détermine donc toutes les valeurs qui déterminent nettement les caractéristiques du coke   qulun   charbon ou¯un mé- lange de charbons produit dans une installation industrielle donnée, à une allure donnée de cuisson,et la quantité d'énergie calorifique qu'il faut dépenser pour la cokéfaction du charbon ou du mélange considéré, pour des valeurs données des teneurs en eau du charbon ou du mélange de charbons, du rendement thermique de la batterie de fours et du taux d'uniformité de cuis- son des charges. 



   On dispose, par exemple, d'une batterie de fours à coke moder- nes, en silice, c'est-à-dire conçue pour supporter de hautes températures de régime et assurer une vive allure de carbonisation. Le coke tout-venant produit par la'cokerie doit donner un rendement aussi élevé que possible de coke métallurgique le meilleur. Il est d'expérience générale que le char- bon type coke à forte pression de carbonisation répond le mieux à cette exi-   genceo   Toutefois, la carbonisation de ce type de charbon, à vive allure de cuisson,   peut   donner lieu, à cause de sa pression de carbonisation trop éle- vée à forte allure de cuisson, à des dégâts à la maçonnerie des fours ou à des défournements laborieux. 



   La cokerie travaillant à vive allure de carbonisation doit donc choisir un type de charbon ou constituer des mélanges de charbons dont les propriétés cokéfiantes se rapprochent le plus'possible du charbon type coke à forte pression de carbonisation mais s'en écartent suffisamment pour évi- ter des dégâts'aux murs de chauffage et des détournements laborieux. C'est ce qu'on appelle travailler dans de bonnes conditions d'exploitatin. 

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   Ainsi, à titre   d'exemple.,   pour une cokerie moderne, équipée de fours à coke en silice, de largeur moyenne de   450   mm environ et travaillant à une allure de cuisson des charges correspondant à la capacité nominale de la batterie, la charbon ou le mélange de charbons à enfourner pour pro- duire, en permanence la proportion   la'plus   forte de coke métallurgique le meilleur qu'une telle cokerie.puisse produire sans devoir craindre des pres- sions trop fortes de carbonisation-et des défournements laborieux, doit ac- cuser en permanence les caractéristiques données ci-après, déduites, sui- vant la présente invention, des résultats de carbonisation "in vitro" du charbon ou du mélange de charbons fournissant industriellement, dans les conditions d'allure d'exploitation définies plus haut,

   le coke étalon pour la cokerie considéréeo 
 EMI25.1 
 Teneur en carbone o000000oooooaaooooaoooo 87,28 %) sur charbon Teneur en hydrogène oooaoooooeooooo000000 5,17 %) sec Teneur en oxygène 00000.0000.0..0000.0.00 5,71 %) exempt de Teneur en soufre + azote" 00000.00.0...... 1,84 %) cendres Valeur semi-coke unitaire.

   o.........<,<,? =¯ 788,76 kg 
 EMI25.2 
 
<tb> Valeur <SEP> charbon.humique <SEP> unitaire <SEP> = <SEP> 153,30 <SEP> kg
<tb> 
<tb> Valeur <SEP> matières <SEP> asphaltiques <SEP> unitaires <SEP> = <SEP> 177.96 <SEP> kg
<tb> 
 Hauteur de la pointe méthane du profil de carbonisation = 1.300 cm3 Valeur taux global de contraction et de fissuration du semi-coke ou du coke = 
1,33 Valeur taux global de gonflement et de moussage du semi-coke   '=   7,80 Valeur taux global de pression de carbonisation = 5,85 Valeur taux global de stabilité de calibre du coke   56,3   Valeur   dexothermicité   du charbon ou du mélange de charbons 380.000   k.cal/   tonne Teneur en cendres du charbon ou du mélange de charbons entre 6 et 7 % 
Les caractéristiques définies ci-dessus sont celles 'du charbon . ou du mélange type;

   qui produit industriellement dans les conditions de car- bonisation définies plus haut le coke étalon pour la cokerie   considéréeo   Ce sont les données de base de comparaison des propriétés cokéfiantes des charbons et des mélanges pour la cokerie   considéréeo   
Tout charbon ou mélange de charbons donnant lieu aux mêmes ca- ractéristiques, déduites suivant la présente invention des résultats de carbonisation "in vitro" du charbon du de ce mélange type de charbons, pro- duit industriellement, dans les conditions de carbonisation définies plus haut , le doke étalon et demande la même dépense d'énergie calorifique pour la cokéfaction que le charbon ou le mélange type de charbons. 



   Tel que le cas pour tout charbon ou mélange de charbons donnant lieu aux mêmes valeurs semi-coke unitaire, charbon humique unitaire, matiè- res asphaltiques unitaires et une même hauteur de la pointe méthane du pro- fil de carbonisation "in vitro" que le charbon ou le mélange type de char- bons. 



   En effet, pour les charbons fossiles auto-cokéfiants ou les mé- langes auto-cokéfiants de charbons fossiles, des valeurs identiques pour le semi-coke unitaire, pour le charbon humique unitaire, pour la matière asphal- tique unitaire et pour la hauteur de la pointe méthane du profil de carboni- sation 'in vitro" impliquent des propriétés cokéfiantes identiques. Une même valeur pour le semi-coke unitaire implique un même taux d'évolution graphiti- que des germes graphitiques en présence, donc, un même taux de contraction et de fissuration du semi-coke et du coke.

   Une même valeur pour la matière asphaltique unitaire associée à une même hauteur de la pointe méthane du pro- fil de carbonisation "in   vitro",   signifie une   même,concentration   en matières 

 <Desc/Clms Page number 26> 

 asphaltiques, une même fusibilité des matières asphaltiques et un même ren- dement en germes graphitiques asphaltiques au cours de la   carbonisation.   



   La même concentration en germes graphitiques actuels et poten- tiels et la même concentration en matières asphaltiques de même structure chimique et de même fusibilité ont comme conséquence une même température de naissance du semi-coke. Il en résulte un même taux de gonflement et dei moussage du semi-coke L'égalité du taux de gonflement et de moussage et du taux de contraction et de fissuration entraînent l'égalité du taux de pression de carbonisation et, par suite, l'égalité du taux de stabilité de calibre du cokeo 
Inégalité de concentration, de composition et de structure des germes graphitiques ainsi que Inégalité de concentration, de composition et de structure des matières asphaltiques actuelles et potentielles en- traînent l'égalité de concentration,

   de composition et de structure des ma- tières humiques et signifient même exothermicité des réactions de carboni- sation. 



   Pour constituer le mélange type à partir de deux ou plus de deux charbonssauto-cokéfiants dont on dispose, on les carbonise séparé- ment "in vitro" et on établit pour chacun d'eux la valeur semi-coke uni- taire, la valeur charbon humique unitaire, la valeur matières asphaltiques -unitaires et la hauteur de la pointe méthane du profil de carbonisation. 



   Par calcul, on déterminé facilement les   proportions   des char- bons   qu9il   faut mélanger pour constituer le mélange accusant une valeur charbon humique unitaire voisine de 153,3 et comprise, par exemple, entre 150 et 155, une valeur matière asphaltique-- unitaire voisine de 177,96 et comprise, par exemple, entre 175 et   1800   
On procède ensuite à la carbonisation "in vitro" du mélange dé- terminé comme il vient   d'être   indiqué et on détermine ses différentes ca- ractéristiques pour les   comparer   à celles du charbon ou du mélange-type qui fournit industriellement le coke étalon. 



   Si les charbons auto-cokéfiants dont on dispose se classent franchement parmi les types 3, 4 et 5, la vérification par carbonisation "in vitro" du mélange déterminé par le procédé suivant l'invention n'est pas indispensableo Mais, dès que parmi les charbons auto-cokéfiants utili- sés il s'en trouve qui se classent trop près du type 6 ou trop près du type 2, la vérifieation par carbonisation "in vitro" du mélange   @   déterminé suivant 1?invention   s'impose,,     EXEMPLES   
1 On dispose de.deux types de charbons auto-cokéfiantss c'est-à-dire que, narbonisés "in vitro" à   l'état   isolé, ils donnent cha- cun un coke bien cohérent. 



     L'un,   dénommé A pour simplifier l'exposé, est un charbon type flambant gras qui a comme valeur charbon humique unitaire 227,02 et comme valeur matières asphaltiques unitaires 199.62   L'autre,   dénommé B est un charbon type coke à forte pression de carbonisation, qui a comme valeur char- bon humique unitaire 98,27 et comme vàleur matières asphaltiques unitai- res 158, 200 
Pour trouver facilement la proportion des charbons A et B qui donne lieu à un mélange dont la valeur charbon humique unitaire est voisine de 153,30 (valeur pour le mélange type fournissant le coke étalon dans la batterie considérée) et dont la valeur matières asphaltiques unitaires est voisine de 177,96 (valeur pour le mélange type fournissant le coke étalon)

   on peut faire usage d'un graphique tel que celui représenté à la figure 32 Sur l'axe des abscisses, on porte les valeurs correspondant au charbon A et sur l'axe des ordonnées celles correspondant au charbon B On trace sur ce graphique une droite telle que 15 dont l'équation est x + y = 1000 

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 On trace également une droite 16 dont l'équation est 227,02x98.27 y = 150 (valeur un peu inférieure à 153,30) et une droite 17 dont Inéquation est   227,02   x   +     98-,27   y = 155 (valeur un peu supérieure à 153,30) La droite 15 coupe les droites 16 et 17 respectivement aux points 18 et 19.

   On trace en- suite une droite 20 dont   l'équation   est 195,62 x + 158,20 y = 175 (valeur un peu inférieure à 177.96) 
On constate que cette dernière droite coupe la droite 15 en un point 21 qui est à peu près confondu avec le point d'intersection 19 des droites 15 et 170 Il en résulte que le point 21 peut être adopté comme point figuratif du mélange à   effectuer,,   Celui-ci doit contenir 44 % du charbon A et 56 % du charbon B. 



   Le mélange carbonisé   "in   vitro", donne une valeur charbon humique unitaire de 152,03, une valeur matières asphaltiques unitaires de   183,40   et une hauteur de la pointe méthane du profil de carbonisation correspondant à   1.300   centimètres cubes. 



   Si, dans la série des charbons auto-cokéfiants in vitro", c'est- à-dire le type flambant gras, le type gras gaz, le type coke à faible pres- sion de carbonisation et le type coke à forte pression de-carbonisation,, on dispose d'une part, de plusieurs charbons de même type ou de types rapprochés, par exemple de plusieurs charbons de type flambant gras et/ou de type gras gaz et, d'autre part, de plusieurs charbons de type coke à faible pression de carbonisation et/ou de type coke à forte pression de carbonisation, on por- te les différents points respectifs des charbons de   l'un   des   dèux   types, par exemple, sur l'axe des ordonnées du graphique,

   les différents points respec- tifs des charbons de l'autre type sur l'axe des abscisses du graphique et l'on se rend ainsi rapidement compte de la possibilité de constituer le mélan- ge type à partir d'un charbon ou de plusieurs charbons mélangés en proportions données du premier type, et d'un charbon ou dé plusieurs charbons mélangés en proportions données du deuxième type. 



   Les résultats de la carbonisation "in vitro" de mélanges calculés, suivant la présente invention, à partir des différents types de'charbons auto-cokéfiants   "in   vitro" répondent avec une approximation suffisante à ceux du mélange primitif et dès lors ils fournissent industriellement le coke étalon. 



     Si la   droite 20 n'avait pasrencontré la droite 15 en un point 21 voisin de l'un ou 1'autre des points 18 et 19, on aurait tracé une droite répondant à   Inéquation   195,62 x + 158,20 y = 180 (valeur un peu supérieure à 177.96) afin de voir si le point d'intersection de cette nouvelle droite avec la droite 15 n'aurait pas été plus près de   l'un   ou l'autre des points 18 et 19 Dans 1-'affirmative, on aurait pu adopter ce point comme-point figuratif du   mélangeo   Cette droite analogue à la droite 2o n'a pas été représentée pour que la figure 33 reste plus claire. 



   Si on n'avait pas trouvé un point de rencontre des droites 15, et 16 ou 15 et 17 voisin du point de rencontre des droites 15 et 20 ou de la droite 15 avec la droite analogue à la droite 20 mais non représentée, ce- la aurait signifié que les. deux charbons envisagés ne pouvaient pas donner par eux-mêmes le coke étalon et qu'il mirait fallu y ajouter un troisième cons- tituant dont les caractéristiques nécessaires sont indiquées par 1éétude gra- phique à laquelle on vient de procéder pour les deux charbons   auto-cokéfiants   dont on dispose.

   Ce troisième constituant peut être un mélange   deecharbon   auto-cokéfiant et de charbon non auto-cokéfiant ou un charbon non auto-coké- fiant (type 1,   6,   7 et 8) ou un mélange de plusieurs charbons non auto-coké- fiants ou un mélange de charbon non auto-cokéfiant avec une substance car- bonée autre que les charbons fossiles et dérivée ou non des charbons fossiles. 



  On a alors à résoudre le problème ci-après. 



   Si l'étude graphique des mélanges des charbons auto-cokéfiants dont on dispose révèle que pour constituer le mélange type il faudrait pouvoir disposer d'un charbon auto-cokéfiant correspondant à environ 150 kg. de char- 

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 bon humique unitaire et à environ 220 kg de matières asphaltiques unitaires, un tel charbon peut être constitué, par exemple, par 36,20 % de charbon flam bant gras, 54,30 % de charbon maigre (demi-gras) et 9,50 %   d'asphalte   dur broya- ble de courbe de décomposition thermique semblable à celle de la matière as- phaltique unitaire. 



   Ce charbon auto-cokéfiant artificiel présente les caractéristiques suivantes : 
 EMI28.1 
 
<tb> -':Valeur <SEP> C/Cf <SEP> = <SEP> 1,187
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Valeur <SEP> semi-coke <SEP> unitaire <SEP> = <SEP> 756,94 <SEP> kg
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Valeur <SEP> charbon <SEP> humique <SEP> unitaire <SEP> = <SEP> 153,66 <SEP> kg
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Valeur <SEP> matières <SEP> asphaltiques <SEP> unitaires <SEP> =- <SEP> 217,53 <SEP> kgo
<tb> 
 
Hauteur de la pointe méthane du profil de carbonisation "in vitro" = 1230 centimètres cubes. 



   Si, au lieu de disposer de charbons qui sont tous auto-cokéfiants, on ne dispose, pour constituer le nouveau mélange que d'au moins un charbon auto-cokéfiant et d'au moins un charbon non auto-cokéfiant, on ne peut plus se baser, comme dans le cas des¯charbons   uni-quement   auto-cokéfiants, sur le fait que les matières asphaltiques actuelles et potentielles des différents charbons peuvent s'ajouter pour donner lieu à une moyenne arithmétique. 



   En effet, les matières asphaltiques actuelles et potentielles des charbons maigres (anthraciteux 1/4 gras, 1/2 gras,   3/4   gras) sont peu ou pas fusibles et n'arrivent pas ou presque pas au stade de pâte-mère de semi-coke au cours de la carbonisation primaire. Ceci est dû à leur trop faible concentration dans ces types de charbons et, par conséquent, aux taux élevé de leur dissociation pendant la carbonisation primaire et à leur taux élevé et variable d'évolution graphitique. 



   Les matières asphaltiques actuelles et potentielles des charbons flambants secs, non auto-cokéfiants "in vitro" présentent un taux faible et variable d'évolution graphitique et sont de ce fait thermiquement et chimique- 'ment peu stables. Elles n'arrivent pas non plus ou presque pas au stade de pâte-mère de semi-coke par suite de leur faible concentration dans ces types de charbons et de l'action des produits de pyrolyse des matières humiques sur les matières asphaltiques pendant la deuxième période de la carbonisation primaire. 



   Toutefois, en présence, d'une part, de certains charbons des ty- pes   flambâmes   gras et gras gaz dont les matières   asphaltiques   fusibles attei- gnent en forte proportion le stade pâte-mère de semi-coke; ou d'autre part, de charbons se situant à la limite entre   ies   charbons auto-cokéfiants et les charbons non auto-cokéfiants "in vitro", la carbonisation "in vitro" de mé- langes déterminés à partir des données de carbonisation "in vitro" des char- bons isolés, répond encore avec une approximation suffisante aux caractéris- tiques du mélange type). 



   2 A titre d'exemple, choisissons deux charbons A et B dont le premier est auto-cokéfiant "in vitro" et le second est non auto-cokéfiant "in vitro", ces deux charbons ayant en outre les caractéristiques suivantes : 
 EMI28.2 
 
<tb> A <SEP> B
<tb> 
<tb> Valeur <SEP> bharbon <SEP> humique
<tb> 
<tb> unitaire <SEP> 212,71 <SEP> 70,02
<tb> 
<tb> 
<tb> Valeur <SEP> matières <SEP> asphaltiques
<tb> 
<tb> unitaires <SEP> 214,42 <SEP> 119,60
<tb> 
<tb> 
<tb> Hauteur <SEP> de <SEP> la <SEP> pointe <SEP> méthane
<tb> 
<tb> du <SEP> profil <SEP> de <SEP> carbonisation <SEP> 1.700 <SEP> 1035
<tb> 
 
Pendant la carbonisation, une forte proportion des matières asphal-   ..tiques   fusibles du charbon A arrive au. stade de pâte-mère. de semi-coke;

   com- 

 <Desc/Clms Page number 29> 

 pensant en mélange avec un charbon non auto-cokéfiant,   1?absence,   dans la pâte-mère de semi-coke,; de matières asphaltiques plus ou moins fusibles dérivant du charbon nn-autocokéfiant "in   vitro"o   
Le calcul du mélange de ces deux charbons en vue de la constitu- tion du mélange type donne 58% de charbon A et 42% de charbon B 
La carbonisation "in vitro" de ce mélange donne les caracté- ristiques suivantes :

   
 EMI29.1 
 
<tb> Valeur <SEP> semi <SEP> coke <SEP> unitaire <SEP> = <SEP> 785,92 <SEP> kg
<tb> 
<tb> Valeur <SEP> charbon <SEP> humique <SEP> unitaire <SEP> = <SEP> 161,78 <SEP> kg
<tb> 
<tb> Valeur <SEP> matières <SEP> asphaltiques <SEP> unitaires <SEP> = <SEP> 176,75 <SEP> kg
<tb> 
<tb> Hauteur <SEP> de <SEP> la <SEP> pointe <SEP> méthane <SEP> du <SEP> profil <SEP> de <SEP> carbonisation <SEP> = <SEP> 1.300 <SEP> cm3
<tb> 
 
Ces valeurs sont suffisamment rapprochées des valeurs du mé- lange type pour permettre la production industrielle de coke étalon à partir.du mélange des charbons A et B dans les proportions calculées. 



   Les charbons intermédiaires entre les charbons type coke et les charbons gras gaz ne supportent généralement pas de fortes ajoutes de charbons maigres non auto-cokéfinats "in vitro" pour constituer le mélange type. 



   De ce chef, les mélanges calculés à partir des données de car- bonisation "in vitro" en vue de la constitution du nouveau mélange à partir de ces types de charbons donnent généralement "in vitro" des valeurs suffi- samment rapprochées de celles du mélange type pour permettre la production industrielle du coke étalon. 



   3 Choisissons deux charbons A et B dont le premier est auto- cokéfiant "in vitro" et dont le second est non auto-cokéfiant" in vitro", ces deux charbons ayant, entre autres, les caractéristiques suivantes 
 EMI29.2 
 
<tb> Ao <SEP> B.
<tb> 
<tb> 
<tb> 



  Valeur <SEP> charbon <SEP> humique
<tb> 
<tb> unitaire <SEP> 172,40 <SEP> kg <SEP> 83,27 <SEP> kgo
<tb> 
<tb> 
<tb> Valeur <SEP> matières <SEP> asphalti-
<tb> 
<tb> ques <SEP> unitaires <SEP> 185,60 <SEP> kg <SEP> 128,3 <SEP> kg
<tb> 
<tb> 
<tb> Hauteur <SEP> de <SEP> la <SEP> pointe
<tb> 
<tb> méthane <SEP> du <SEP> profil <SEP> de
<tb> 
<tb> carbonisation <SEP> "in <SEP> vitro" <SEP> 1465 <SEP> cm3 <SEP> 1100 <SEP> cm3
<tb> 
 
Le calcul du mélange de- ces deux charbons en vue de la consti- tution du mélange type donne 77 % de charbon A et 23 % de charbon B. 



   Le charbon B donne "in vitro" un coke légèrement cohérent de sorte que les matières asphaltiques fusibles qu'il contient ne sont pas complètement dépourvues de valeur pour la cokéfaction, Le mélange donne industriellement un coke très rapproché du coke étalon. 



   Dans le cas où un mélange calculé comprenant de fortes propor- tions de charbons non aùto-cokéfiants "in vitro" ne donne, pas, lors de sa carbonisation "in vitro", des résultats suffisamment rapprochés de ceux du mélange type, les résultats de sa carbonisation "in vitro" fournissent dans tous les cas les indications quantitatives et qualitatives nécessaires à la correction du mélange calculé. Pour effectuer ces corrections l'emploi éventuel de toutes substances carbonées, dérivant ou non des charbons fos- siles est à envisager. 



   Considérons maintenant comment il faut opérer pour déterminer la constitution du nouveau mélange à partir de charbons dont aucun   n'est   auto- cokéfiant "in vitr" 

 <Desc/Clms Page number 30> 

 
Les causes de l'absence plus ou moins complète de propriétés coké-   fiantes.   des charbons des types anthraciteux, 1/4 gras,   1/2   gras,   3/4   gras et flambants secs sont révélés par le chimisme de la carbonification et de la carbonisation par le mécanisme de la cokéfaction. 



   Par rapport au charbon ou au mélange de charbons qui produit industriellement le coke étalon, les charbons anthraciteux, 1/4 gras, 1/2 gras, 3/4 gras possèdent une concentration trop forte en germes graphitiques, une concentration trop faible en matières humiques, une concentration trop faible. en matières asphaltiques, un taux trop élevé d'évolution graphiti- que des matières asphaltiques actuelles et potentielles et un taux trop fai- ble d'exothermicité des réactions de carbonisation. 



   Les charbons flambants secs et une forte' proportion des char-' bons flambants gras, possèdent, par rapport au charbon ou mélange de char- bons qui produit industriellement le coke étalon, une concentration trop faible en germes graphitiques, une concentration trop forte en matières hu- miques, une concentration trop forte en matières asphaltiques, un taux trop faible d'évolution graphitique des matières asphaltiques actuelles et poten- tielles, une vulnérabilité chimique trop grande des matières humiques et des matières asphaltiques actuelles et potentielles, et un taux d'exothenni- cité des réactions de carbonisation qui, par suite de l'intervention massive des réactions de gaz à l'eau pendant la carbonisation primaire,

   peut être sensiblement plus faible pour ces types de charbons que pour le charbon ou le mélange de charbons qui fournit industriellement le coke étalon. 



   On se rend compte par cet aperçu et par les notions exposées dans le présent mémoire descriptifque les charbons flamants gras les plus évo- lués graphitiquement et les charbons 3/4 gras les moins évolués graphitique- ment se prêtent ensemble à la constitution du mélange qui produit industriel- lement le coke étalon.

   Mais tel n'est plus le cas pour les charbons flambants moins évolués graphitiquement (les flambants gras se rapprochent des flam- bants secs et les flambants secs) et les charbons maigres plus évolués gra- phitiquement se rapprochant des anthraciteux (1/2 gras, 1/4 gras) et les an-   thraciteuxo   
La constitution du mélange qui fournit industriellement le co- ke étalon à partir de charbons non auto-cokéfiants se fait selon la présen- te invention par l'ajoute de substances carbonées autres que les charbons fos- siles et dérivant ou non des charbons fossiles et dont le dosage dans le mé- lange est déterminé par les données du procédé selon la présente invention. 



     Trois   sortes de substances carbonées sont à considérer : 
1) les substances à forte concentration en germes graphitiques parmi lesquelles on peut citer le fusain, le semi-coke, le coke, à finesse de mouture appropriée. 



   2) les substances à forte concentration en matières humiques parmi lesquelles on peut citer les lignites, les lignites brillants, les durains de différents types de charbons, certains produits de l'oxydation partielle des charbons et des lignites, les extraits oxygénés de différents types de charbons. 



   3) les substances à forte concentration en matières-asphaltiques parmi lesquelles on peut citer, les asphaltes naturels à taux élevé de struc- ture aromatique polycycliqe les vitrains de différents types de charbons, les extraits non oxygénés de différents types de charbons, certains produits de l'hydrogénation partielle ou totale des charbons ou lignites et de leurs dérivés, les brais de pétrole. 



   En outre, certains substances contenant   'des   mélanges de matières humiques et de matières asphaltiques peuvent;être envisagées. Parmi ces ma- tières, on peut citer les brais de goudron de carbonisation à basse et à haute température, les clairains de différents types de charbons, les as- phaltes partiellement oxydés.

   L'étude de ces substances et de leur aptitude à intervenir dans la constitution, à partir de charbons non auto-cokéfiants, 

 <Desc/Clms Page number 31> 

 du mélange produisant industriellement le coke étalon, se fait suivant les données résultant du procédé selon la présente invention, par exemple, par application des données fournies par la carbonisation "in vitro" d'un mé- lange de la matière carbonée avec un charbon de propriétés cokéfiantes dé- jà étudiées selon la présente invention,, 
Certaines.de ces substances carbonées, seules ou mélangées, ne pourront convenir qu'après avoir subi un traitement d'augmentation de   stabilités thermique   et chimique, entre autres par chauffage à   1-'abri   de   Pair,   à une température appropriée, par exemple, entre 300 et   4000   C,

   éventuelle- ment en présence de vapeur   d'eau   sous pression durant un temps plus ou moins long 
Le contrôle de l'évolution graphitique des substances   asphal-   tiques et de   1-'augmentation   des stabilités thermique et chimique des sub- stances humiques et asphaltiques soumises à ce traitement se fait, suivant le procédé selon la présente invention, par exemple, par les données four- nies par la carbonisation "in vitro" d'un mélange de la matière carbonée avec un charbon de propriétés cokéfiantes déjà étudiées selon la présente invention. 



   Ainsi, remploi   d'un   asphalte insuffisamment stable thermique et chimiquement conduit à une hauteur insuffisante de la pointe méthane du pro- fil de la carbonisation pour la valeur matière asphaltique unitaire du mélan- ge : Exemple mélange de   30,5 %   de charbon d'un type intermédiaire entre flambant sec et flambant gras;   52,0 %   de charbon type maigre, 17,5 % asphalte à faible taux dévolution aromatique polycyclique Valeur semi-coke unitaire =   707,49   kg Valeur charbon humique unitaire = 169,82 kg Valeur matières asphaltiques unitaires = 270,27 kg Hauteur de la pointe méthane du prof.il de carbonisation "in vitro" = 1300 cm3. 



   Le mélange est auto-cokéfiant "i vitro" mais se rapprocherait beaucoup plus des types de charbon   3, 4   ou 5 par la mise en oeuvre d'une ma- tière asphaltique thermiquement et chimiquement plus stable. 



   Pour des installations de carbonisation telles que fours à co- ke en   silico-alumineux,   fours,à gaz à chambres horizontales-ou inclinées, fours à gaz à cornues verticales à marche   intermittente   ou continue, fours à gaz à cornues horizontales, fours à gaz ou à coke dont les-modalités de chauffage diffèrent en principe de celles généralement appliquées dans l'industrie de la carbonisation et, en général, pour toute installation donnée de'carbonisa- tion à haute ou à basse température'du charbon ou de mélanges de charbons, les normes du charbon ou du mélange de charbons qui fournit industriellement le coke étalon pour l'installation considérée, sont à établir pour chaque cas spécifique, suivant les données de la présente invention. 



   REVENDICATIONS. 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.



    <Desc / Clms Page number 1>
 



  PROCESS FOR DETERMINING THE COMPOSITION AND COKEFIING PROPERTIES OF A COAL, AS WELL AS THE COMPOSITION OF THE LOAD. TO BE INTRODUCED IN A
COAL CARBONIZATION PLANT.



   The present invention relates to a process for determining the composition of the feed to be introduced into a carbonization plant in order to obtain, in this plant and under good explosive conditions, the same coke - a standard coke already obtained in that plant. here and under good operating conditions, from a charcoal or from a known mixture of charcoals, carbonized at the rate of carbonization imposed by the quantities of products to be supplied by the satilation in a given time. Little is known about the components of coal and their respective molecular structure, as well as the chemism and mechanism of carbonization and coking.



   Consequently, none of the many empirical methods of examining coals, recommended and applied to date in laboratories, with a view to determining the coking properties of coals or mixtures (possibly including carbonaceous substances other than fossil coals). - les) ensured scientific mastery of industrial coking, so that from its inception, the coke manufacturing industry has remained largely empirical in character.



   In the absence of appropriate scientific criteria, the methods for determining the coking properties of coals, among others the psmmaeric, dilatometric, viscometric, penetrometric, posoimetric processes have benefited or still benefit from a wave which is not related to their real value.



   In all areas of use of coals and mainly in the coal upgrading industries, such as carbonization, hydrogenation, gezation, separation of petrophic elements from coals, extraction of coals by solvents , etc ..... the gaps in scientific knowledge relating to charcoal as well as the absence of appropriate methods for determining the composition of charcoal and their coking properties constitute a very serious handicap.

  <Desc / Clms Page number 2>

   rieuxo
The empiricism currently of rule in the manufacture of coke leads to the industrial production of cokb, whose characteristics,

   in particular the rate of calibration stability, the rate of swelling and foaming, the rate of cracking, the texture. As well as the rate of carbonization pressure and the rate of exothermicity of the coal or of the mixture of coals treated, may be subject to variations which adversely affect the economic results of the operation of the coal plant. carbonization and on the efficiency rate of the use of coke in the consuming appliances for which it is intended.



   The various means which have been proposed to guide the technician in the choice of a new mixture which is suitable for obtaining, in coking plants for example, a good metallurgical coke without degradation of the heating walls and without great difficulty of discharge always lead to the adoption of a tower with crushed and mixed coals in which large quantities of coals to be coked are stored. The mixtures thus formed must be able to be introduced into certain furnaces of a battery, the other furnaces of which are supplied with another mixture. In these mixtures, a high proportion of coal called “coke-type coal” always enters.



   This way of finding the composition of a suitable new mixture is very expensive and often very time consuming because of the unforeseen results which are most often obtained from mixtures which are expected to be good. It also happens that when a mixture has been found with which one is satisfied, the necessary supplies are no longer available for the industrial feeding of the whole installation.



   The object of the present invention is to provide means, based on the chemism and on the mechanism of coking, which make it possible to determine quickly and inexpensively the constitution of self-coking mixtures of coals from all types of coals. fossils, i.e. both from non-self-coking coals and from self-coking coals
This process makes it possible, in coking plants for example, to industrially and permanently produce excellent metallurgical coke under economical operating conditions. It is based solely on data which can be deduced from the in vitro carbonization in the laboratory of small quantities of coals or mixtures of coals
Those data,

   most of which are not known to coking specialists, will first be exposed and defined. The same will apply for the "in vitro" carbonization test referred to in this specification. ,
The presentation of these data and the "in virtr carbonization test" will be facilitated by the attached figures which are diagrams relating to this presentation.



   . FIG. 1 represents the law of heating followed during an "in virtro" carbonization corresponding to an industrial carbonization carried out in a modern battery of silica coke ovens with an average width of about 450 millimeters and working at a load cooking rate corresponding to the nominal capacity of the battery.



   Figures 2 to 16 show the variation of different properties of "in vitro" carbonized coals, as a function of the ratio of fixed carbon content to carbon content of these coals.



   FIG. 17 is a differential graph of the evolution of permanent gases during the "in vitro" carbonization test of a particular coal, the differential volumes having been measured from minute to minute.

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Figures 18 and 19 show the variation in properties of certain fossil coals as a function of the same ratio as that envisaged in Figures 2 to 16.



   FIG. 20 represents the variation of the unit asphaltic material value as a function of the unit humic carbon value.



   Figures 21 to 32 are differential graphs of the evolution of permanent gases during the "in vitro" carbonization test of different types of coal, this "in vitro" carbonization having been carried out according to the law of heating. shown in Figure 1 and the differential volumes having been measured 15 in 15 minutes.



   Figure 33 is a graph to aid in determining the composition of the mixture of two coals to produce standard co-ke.
The application of the process according to the invention presupposes that the desired coke, hereinafter referred to as "standard coke", has already been produced in the carbonization plant, and that from a known carbon of a known mixture of coals which we can no longer ensure non-existence.



   This known mixture of coals is industrially carbonized in a wet state, for example containing 5 to 10% water, and the firing rate is carried out so as to obtain the standard coke. While the cooking rate is being carried out in this way, the operation of the battery is carefully monitored and the draft and the pressure at the barrel are adjusted so that the fumes coming out of the chimney are not black. This ensures that no tars are burnt and that, consequently, complete carbonization is carried out without apparent loss of volatile products from the coal.



  It is known by analysis of the coal gas produced that any internal combustion of gas is avoided.



   The debensolated gas produced is measured. It should be noted that the debenzolated coal gas to be taken into account is pure coal gas, that is to say the gas supplied by the battery minus the gas to air coming from 1. • action on hot air coke or fumes which may have entered the carbonization chambers as a result of improperly adjusted differential pressures. In the basic industrial test the differential pressures at the coil should be set so that the industrial coal gas contains 5-7% nitrogen by volume.

   Knowing the nitrogen content of industrial coal gas makes it possible to calculate the volume of gas in the air which has mixed with the gas resulting from the carbonization of coal.



   When we know the volume at 0 C and 760 mmo of mercury of pure coal gas debenzolated from carbonization, we measure its specific weight at 0 C and under a pressure of 760 millimeters of mercuryo We deduce the weight of gas from pure debenzolated coal obtained per tonne of wet coal.

   To obtain the weight of gas per tonne of dry coal, it suffices to consider letpodsge the water contained in the treated coal (in: general treated coal -! Contains 5 to 10% water)
A small quantity p of the same carbon but in the dry state is then carbonized in the laboratory. This carbonization is carried out in an apparatus making it possible to obtain, after having made all the necessary corrections to take account of the spaces. death of the equipment and of the temperatures to which the gaseous carbonization products are subjected; a measurement accuracy such as the sum of the weights of the groups of products (coke, tar, benzols:

  , ammonia, reaction water, permanent gases) after multiplication by!, 000ka reaches 1,000 kg (to within 2 - 3 kg} ,.



   P
The carbonization operation in the laboratory must be carried out (by adjusting the heating mode and the cracking rate) in such a way that the weight of debenzolated coal gas obtained per tonne of dry coal corresponds to the weight of Pure debenzolated coal gas obtained per ton of the same dry coal which has been carbonized in the wet state in the battery, the firing rate and setting of which were those described above.

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 that with a tube comprising two heating sections, it is possible to easily carry out the carbonization operation in the laboratory,
It was thus determined, for a given industrial installation,

   the conditions under which the carbonization must be carried out in the laboratory so that it can serve as a reference in the case where it is proposed to carbonize a coal or a mixture of coals of another composition, in this same industrial installation.



     It is the carbonization in the laboratory carried out under these special conditions that is called in this report "in-vitoro carbonization.
In FIG. 1, the duration of the cooking in the laboratory apparatus is represented on the abscissa. This duration is expressed in minutes. The ordinate shows the temperatures in degrees centigrade reached outside the carbonization tube of this device.



   The broken line 2 represents the heating law of this device. This law must be respected for all "in vitro" carbonizations which will be discussed later. It can be seen that with this "in vitro" carbonization the temperature goes from 300 ° C. to 900 ° C. in two hours.



   Let us now explain the concepts, for the most part unknown to specialists, which are necessary for understanding the process according to the invention.



   Lignin is the parent substance of all fossil coals.



  The lignin molecule is made up of C, O, H, S and N. These elements are chemically linked in a nucleus of very strongly polycyclic aromatic chemical structure and in branches of this nucleus.



   The branches are partially acyclic and partially heterocyclic in chemical structure. The heterocyclic portion of the branches includes naphthenic, aromatic, polycyclic, aromatic and highly polycyclic chemical structures approximating the lignin core structure.



   In this specification, only the C, 0 and H elements of the lignin nuclei and the branches of the nuclei are considered.



  The elements S and N can be neglected and are in order to facilitate the exposition.
The nuclei of the lignin molecule are hereinafter referred to as "graphite nuclei." Branches of the nuclei of lignin molecules are hereinafter referred to as "human materials".



   The carbonification of lignin is a succession of spontaneous reactions which, through thermal action (temperature) and spontaneous chemical action (autooxidation), give up thermally and chemically more stable carbon combinations. This evolution tends towards graphite, which is a thermally and chemically very stable form of carbon.



   The graphite molecule has a very strongly polycyclic aromatic chemical structure.



   The carbonaceous chemical combinations considered in this specification are classified in the following order of increasing thermal and chemical stability: - compounds of 09 0 and H, of acyclic chemical structure - compounds of C and H, of acyclic chemical structure - compounds of C, 0 and H, naphthenic chemical structure - compounds of C and H, naphthenic chemical structure - compounds of C, 0 and H, aromatic chemical structure

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 compounds of C and H, of: aromatic chemical structure.



   - compounds of C, 0 and H, of polycyclic aromatic chemical structure - compounds of C and H, of polycyclic aromatic chemical structure - compounds of C, 0 and H, of strongly or very strongly aromatic chemical structure polycyclic - compounds of C and H of aromatic chemical structure, strongly or very strongly polycyclic - compounds of 0, 'of aromatic structure very strongly polycyclic (graphite).



   The graphite form of carbon is never reached in fossil coals or in semi-cokes or cokes.



   The carbonification of lignin begins with the auto-oxidation of humic matter with an acyclic structure. This exothermic reaction eliminates H20 and CO. ) reganant in the environment o This is in fact a stationary equilibrium independent of the concentration factor, given the length of geological time o
Auto-oxidation of acyclic humic materials, abandons materials of acyclic structure no longer containing oxygen
In this specification, carbonaceous substances.

   free of oxygen and derived, by auto-oxidation, humic materials are designated by the expression "asphaltic materials". In the order of increasing thermal and chemical stabilities, that is to say in, 1? structure order acyclic, aromatic naphthenic, polycyclic aromatic ,. highly polycyclic aromatic, the auto-oxidation of humic materials continues, leaving in the same order asphaltic materials of corresponding structure respectively and therefore increasingly thermally stable.



   Finally, the woody graphitic seeds undergo auto-oxidation, leaving asphaltic graphitic seeds no longer containing oxygen.
During carbonification and depending on the temperature of the medium, asphaltic materials are thermally decomposed, mainly eliminating CH4
As the elimination of CH4 progresses, the asphaltic residue of thermal decomposition evolves towards a thermally more stable chemical structure, therefore in the direction: acyclic, naphthenic, aromatic, polycyclic aromatic :, strongly aromatic polycyclic.



   At a given temperature of the medium, the speed of ato-oxidation of humic substances of all chemical structures is greater than the speed of thermal decomposition of asphaltic substances which derive from them. Likewise, at a given temperature of the medium, the rate of self-oxidation of the ligneous graphitic seeds is greater than the thermal decomposition rate of the asphaltic graphitic seeds which derive therefrom.
In this specification, the chemical structure evolution of asphalt materials and asphalt graphite seeds is referred to as "graphite evolution".
We deduce from the chemism of carbonification, that at the time of carbonification, lignin undergoes the following modifications
1)

   Weight reduction at variable speed depending on the carbonification rate;

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2) Increasing carbon content at variable rate according to the carbonification rate;
3) Decreasing oxygen content, at variable rate according to the carbonification rate;
4) Decreasing hydrogen content, variable rate depending on the carbonification rate. The variation in the hydrogen content is much less than that of the C and 02 contents given that the hydrogen is mainly eliminated in the form of H20 and CH4, the H2 contents of which are relatively low compared to the 02 contents and C respectively.



   5) Decreasing content of humic matter, at variable rate depending on the carbonification rate;
6) Decreasing content of asphaltic materials with variable appearance depending on the carbonification rate;
7) Increasing content of woody graphitic seeds, at variable rate according to the carbonification rate;

   
8) Increasing content of asphalt graphitic seeds, at variable rate depending on the carbonification rate
Fossil coals, in a neutral and non-oxidizing environment, are thermally stable at temperatures not exceeding those to which they were exposed during their fofmationo
If the fossil coals are heated, in the absence of air and under atmospheric pressure, to a temperature higher than that which corresponds to the state of perfect thermochemical equilibrium which they have reached during geological temperatures, the The carbonification chemism described above continues, but at a much brighter overall pace than in carbonification. The operation of heating fossil coals, in the absence of air and under the absolute pressure of an atmosphere,

   commonly referred to as "caronization". differs from carbonification, mainly a) by the use of temperatures higher than those which acted in carbonification; b) by the absence of pressures greater than an absolute atmosphere; c) by a greater speed of elevation of the. temperature; d) by the absence of any state of stationary equilibrium; e) by the variation of the equilibrium rate reached at any time during the operation as a function of 1% of the composition of the coal and of the carbonization conditions; f) by the importance acquired in carbonization, the reactions strongly accelerated by the rise in temperature and which, therefore., manifest themselves infinitely less in carbonification, for example, the reactions between water vapor and the carbonaceous substances present.



   The "volatile matter" value of a charcoal expresses the weight loss it undergoes during carbonization under determined operating conditions. The result of the operation is calculated, by calculation, to be dry charcoal, ash-free
The coke yield of the coal under given carbonization conditions is therefore 100% of the weight of coal treated minus the percentage of volatiles. For a given coal, the "volatile matter" value is all the lower and the coke yield all the higher the higher the rate of thermo-chemical equilibrium reached during carbonization.



   The "in vitro" carbonization test of a charcoal can be carried out in such a way that

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 (a) coke yield, comprising the solid products resulting from the thermal decomposition of volatile products generated during the carbonization of coal; b) the coke yield not including the solid products resulting from the thermal decomposition of the volatile products generated during the carbonization of the coal.



     It is the value b) which is designated by the term Cf. In the present specification. By associating Cf, which is a variable dependent on the carbonization conditions, with the carbon content C, which is a variable independent of the carbonization conditions, in the C / Cf expression of the coals, indications emerge, for example , with regard to the variations in behavior of different types of fossil charcoals, carbonized under identical operating conditions (for example "in vitr" carbonization at high temperature).



   The shape of the variation in the C, O 2 and H2 contents of the coals in the whole series of fossil coals is shown in Figures 2, 3 and 4, as a function of the C value of the coals. This last will
C is plotted on the abscissa while the percentage respectively in C, 02 and H2 is plotted on the ordinate,
All fossil coal contains, in proportions which vary according to the rate of carbonification; humic materials, asphaltic materials, woody graphitic seeds and asphaltic graphitic seeds defined above The thermal and chemical stabilizers of these four products are increasing from one product to the next.

   The petrographic elements of the coals, that is to say durain, vitrain and charcoal correspond respectively to humic matters, to asphthalic matters and to graphitic seeds in a more or less concentrated and more or less evolved state,
Clairain is to be considered as a mixture of durain and vi train. In carbonification, the weight loss of the coals is mainly undergone by humic and asphaltic substances which are chemically and thermally much less salty than the ligneous and asphaltic graphitic seeds.



   Examination of Figures 2 3 and 4 reveals that the C, 02 and H2 contents of fossil charcoals as a function of the C value of these vary very little for the values of the C ratio comprised between- Cf tre 1.175 and 1 , 0950
Cf We deduce that, during the carbonification period during which the decrease in the weight of the coals corresponds to a variation of the ratio e from 1.175 to 1.095, all the spontaneous carbonification reactions defined above are above s' perform at speeds, uniform for each of them, while from the highest values of the ratio C of the fossil coals up to the value 1.175 and from Cf then the value 1.095 to the lowest values of the fossil coals,

   spontaneous carbonification reactions take place at varying rates for each reaction.



   The completion rates of each of the carbonification reactions are in the range of the C values of the carbons from 1.175 to
CF 1.095 uniform for each reaction but different from one reaction to another depending on the chemism of the carbonification defined above.



   These rates correspond to a) decreases in the concentrations of the coals of humic and asphaltic substances, The first decrease takes place at a uniform rate different from the speed one flame and the second decrease; b) an increase, at a uniform rate, in the concentration of charcoal in woody graphitic seeds;

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 c) an increase, at a uniform rate, in the concentration of carbon asphalt graphitic seeds; d) a graphitic evolution at a constant rate for each of the chemical structures of the asphaltic materials present.

   The rate of graphite evolution for each of these chemical structures is obviously different from the rate of evolution of the other; e) a constant rate auto-oxidation of each of the chemical structures of the bernic materials present. The rate of the auto-oxidation of each of these chemical structures is obviously different from that of the auto-oxidation of the other. f) a respectively constant shift between the different forms of chemical structure of the humic and asphaltic materials present; g) a constant overall rate of auto-oxidation of humic matter; h) a constant overall rate of thermal decomposition of asphaltic materials; i) a constant difference between the speeds g) and h);

   j) a con- stantly higher concentration of asphaltic materials than the concentration of humic materials. k) a constant difference between the concentration of coals in asphaltic matter and their concentration in humic matter;
1) a constant rate auto-oxidation of the ligneous graphitic seeds; m) a thermal decomposition at constant rate of asphaltic grapintic seeds.



   This state of equilibrium persists until the moment when the humus of the chemically least stable structures in the C region
Cf 1.175 to 1.095 disappear one after the other in the order of increasing chemical stability and where; therefore, the corresponding asphaltic materials become increasingly rich in structures with a high rate of graphitic evolution. Consequently, the rate of formation of asphalt graphitic seeds increases and becomes preponderant over the rate of formation of asphaltic substances in the region of the Ç values included.
See between 1.095 and lower values.



   In the region of the highest C values of the fossil carbons up to the value 1.175, the carbonification reactions result in the equilibrium state described above for the region of the C ratio values included. between 1.175 and 1.0950
Cf
If we start from lignin, formed of little evolved woody graphitic germs and humic matter containing in high proportion the humic structures chemically stable rm ins, carbonification, by auto-oxidation of humic matter, leads, in the first stages from carbonification to completely decomposing asphaltic materials.



  The concentration of woody graphitic germs, the self-oxidation of which progresses at a much slower rate than that of humic matter, increases in the residual woody matter as the asphaltic matter is destroyed by thermal decomposition. derived from the least chemically stable human structures.



   As soon as the asphaltic materials derived from the humic materials are thermally stable enough to resist complete thermal decomposition at the temperature of the medium.

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 siduary is enriched with asphaltic materials, Due to the greater thermal stability and graphitic evolution of asphaltic materials as their thermal decomposition progresses, the concentration of residual woody material in asphaltic materials increases in relation to the concentration of humic matter, while the concentration of woody graphitic germs increases as a result of the continual decrease in the sum of residual asphaltic matter + residual humic matter,

   at a much faster rate than the decrease in the concentration of woody graphitic seeds as a result of their auto-oxidation,
This development leads from lignin to lignite, brilliant lignite and dry flaming coals. In the latter, the concentration of humic matter is still greater than their concentration of asphaltic matter. But as evolution continues, the shift between the asphaltic and humic chemical structures increases so that the concentration of humic matter in the coals decreases more rapidly than the concentration of asphaltic matter,

   The concentration of woody graphitic seeds increases continuously as a result of the continual decrease in the sum of the concentrations of asphaltic matter + humic matter,
From the value C¯. Equal to approximately 1.300, the shift between
Cf the humic and asphaltic chemical structures decrease, so that the respective concentrations of asphaltic matter and humic matter come closer.



   Around the value C = 1.205, there is equality of the concentrations. Cf trations in humic matter and in asphaltic matter, In region C between 1.205 and 1.175, the concentrations in humic matter Cf and in asphaltic matter gradually deviate until reaching the values which correspond to the state of equilibrium described for the values of C com-
Cf taken between 1.175 and 1.0950
The composition, chemical structure, thermal and chemical stabilities of humic and asphaltic materials therefore vary constantly throughout the series of fossil coals from dry flaming coals to anthracite coals.



   In the region between the highest values of the ratio C of the fossil coals and the value Ç = 1.175, the materials as-
Cf Cf phaltics formed will give rise to increasingly high proportions of asphaltic materials of composition, structure, physical and chemical properties, approaching those of the asphaltic materials present in C coals between 1.175 and 1.0950
Cf
On the other hand, in the region between the value C = 1.095
Cf and the lower C values, the asphaltic materials of the coals
Cf will contain increasingly lower proportions of asphaltic materials similar in composition, structure, physical and chemical properties to those of the region where the C value is between 1.175 and 1.0950
Cf
In carbonification,

   the equilibrium rate of all possible spontaneous reactions for the prevailing temperature and pressure is always 100% and the respective concentrations of the reactants do not play a role in the equilibrium
In carbonification the auto-oxidation of humic matter only eliminates H20 and C020 Thermal decomposition of asphaltic materials mainly eliminates CH4 Auto-oxidation of woody graphitic seeds

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 eliminates H20 Thermal decomposition of asphalt graphitic seeds eliminates CH4
On the other hand, in carbonization, all the factors influencing the equilibrium rate of the possible reactions must be considered.

   Among these factors are the respective concentrations in the coal of reacting substances under given carbonization conditions.



   The differences already mentioned between carbonification and carbonization have as a consequence, among others., That in carbonization: a) the auto-oxidation of humic substances eliminates from the environment, in addition to H20 and CO2, a whole series of oxygenated substances which are mainly found in tar;

   b) the water vapor produced by the auto-oxidation of humic matter engages, in proportions determined at any time by the reaction conditions of the moment, in reactions of equilibrium with the carbonaceous substances present c) the Asphaltic substances in coal supply, by thermal decomposition, in addition to CH4, a whole series of non-oxygenated carbonaceous substances, which are gaseous and liquid at room temperature, a large proportion of which is found in the tar;

   d) the auto-oxidation of the ligneous graphitic seeds, eliminating water vapor, is much more intense and more extensive than in carbonification and, because of the higher temperature in carbonization, the gas reactivons at water here acquire an importance that they cannot reach in carbonification; e) the thermal decomposition of asphaltic graphitic seeds eliminates, in addition to CH4 from C2H2, the latter partially transforming into C6H6 under the influence of temperature (in carbonization at high temperature for example) and of the catalyzing action of coke .



   In FIGS. 5 to 16, the values of the ratio C relating to the high temperature carbonization of coals, Cf carried out under strictly identical conditions, have been plotted on the abscissa. The ordinates of these figures represent; - for figures 5 and 6, kilogs of reaction water respectively per tonne of ash-free dry coal and per 100 klogs of volatile matter, these being equal to 1000 - Cf), - for the figure 7, normal and homologous cubic meters of methane per tonne of dry coal, - for figures 8 and 9, kilogs of "benzols" respectively per tonne of dry coal free of ash and per 100 kg of volatile matter ( 1000 - Ci)

   (the word "benzols" designates the hydrocarbons which can be extracted from the gas by washing with heavy tar oil for example)., - for FIGS. 10 and 11, kilogs of asphalt graphitic seeds deriving from the cracking of volatile materials, respectively by ton of dry coal free of ash, and per kilogs of volatiles (1000 - Cf) - for figures 12 and 13, kilogs of tar respectively per ton of dry coal free of ash and per 100 kilogs of ma - volatiles (1000 - Cf), - for figure 1, percent of fixed carbon (Cf0 - for figure 15, percent of volatile matter (100 - ci), - for figure 16, percent of the difference 100 - (Ci + asphaltic graphitic seeds deriving from the cracking of volatile materials).



   It can be seen that in carbonization, the equilibrium phenomena respond to

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 to the law of variation of the concentration of reacting substances but that this law becomes more complicated as a result of variations in the chemical structure of the reacting substances and that the influence of variations in chemical structure is clearly more marked in the regions of coals at - C) 1.175 and at C <1.095 than in the region of coals with a C value compriCī Cf Cf pe between 1.175 and 1.0950
According to one characteristic of the present invention, the concentrations of the coals in humic materials, in asphaltic materials and in graphitic seeds are established in units which are immutable in composition,

   in chemical structure and in charring behavior across the whole series of fossil coals. The concentrations thus established are quantitatively comparable across the whole series of fossil coals, but by using these concentration data in applications such as carbonization and coking, it is suitable, mainly, for coals whose C value 1.175 and for those whose C value 10.095 to consider 'Cf' Cf the consequences resulting from the simultaneous variation of the concentration and chemical structure of the substances considered.
Choice of units;

   
During the carbonization of coal at high temperature, the following phenomena take place in chronological order a) auto-oxidation of humic matter. b) thermal decomposition of asphaltic materials c) auto-oxidation of woody graphitic seeds d) thermal decomposition of asphaltic graphitic seeds.



   If, during the "in vitro" carbonization test, an appropriate heating law is applied to a sufficiently thin layer of carbon, the differential curve of the evolution of permanent gases as a function of time, hereinafter called profile carbonization, shows a fairly clear separation between; primary carbonization (phenomena a) and b) above) and secondary carbonization (phenomena c) and d) above) '.



   In Fig. 17, curves 3 and 4 represent the carbonization profiles of a particular coal during primary carbonization and during secondary carbonization, respectively. On the x-axis, we plotted the "in vitro" carbonization times in minutes and on the y-axis the differences in the volumes of the permanent gases expressed in cubic centimeters. those of gas at 20 C, under a pressure of 764 millimeters of mercury, saturated with water vapor and released per minute for 20 grams of the aforementioned particular dry coal
It follows from Figure 17, that we can afford to neglect the interference of primary and secondary carbonization towards the end of primary carbonization,

   .whereby the primary carbonization of a coal is reduced to:
1) auto-oxidation of humic matter
2) thermal decomposition of asphaltic materials
3) the liberation of current and potential asphaltic graphitic germs and asphaltic germs from coal. All of the graphite seeds constitute the semi-coke.



   During secondary carbonization, semi-coke turns into coke ,,
During secondary carbonization, the graphitic evolution of the graphitic seeds from which the semi-coke is formed continues under the action of the rise in temperature and the auto-oxidation of the granules.

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 woody phitics. This development leads by contraction to an increase in density of the material accentuating its cracking as a result of the contraction of the semi-coke, The number of benzene rings joined in the mol-
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 The semi-coke cell becomes larger and larger as the graphite development continues.



   It is from the data of the elementary composition and the primary carbonization that the composition of the coals according to the present invention is determined.



   The least evolved fossil coal, for example a dry flaming coal coming from a layer mined in the open air, contains asphaltic materials and asphaltic graphitic seeds but the sum of the concentrations of which is less than for all the fossil coals. more advanced. Its concentration of woody graphitic seeds is lower and its concentration of humic matter higher than those of all the more evolved fossil coals.



   By determining the composition of fossil coals in relation to the least evolved coal, the concentration of asphaltic matter of the more evolved coals does not express the total concentration but rather the difference between the total concentration and the concentration of asphaltic matter of the most evolved coal. less evolved.



   By determining the concentration of the coals, not in current woody graphitic seeds and asphaltic graphitic seeds, but by the sum of g woody graphitic seeds plus current asphaltic graphitic seeds plus potential asphaltic graphitic seeds (this sum corresponds to semi-coke), we obtains a data of more value in carbonization and in coking than the concentration of coals in woody graphitic seeds and in current asphaltic graphitic seeds.



   By choosing, according to the present invention, as units of expression for the composition of the fossil charcoals, a highly humic charcoal.
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 little evolved, a suitable asphaltic material and a semi-coke which each have an unchanging composition, chemical structure and carbonization behavior through the whole series of fossil coals, the expression of the composition of the coals is made in value unit humic coal, in asphaltic matter value; unit and in unit semi-coke value, the total of which varies according to the carbonification rate of the coals and the difference between the semi-coke yield of the current and potential asphaltic materials of the coal and the immutable semi-shell yields of the selected unit humic coal and unit asphaltic material.



   These three unit materials are defined as follows
As unit humic charcoal, a flaming dry charcoal with a high oxygen content is chosen, the carbonization of which is carried out "in vitro" and the oxygen content of which is determined. One chooses, for example, as humic charcoal '' unit a charcoal of which the coke yield "in vitro", without
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 semi-graphite, thermal decomposition of raw materials, is 52.46% and the oxygen content is 25.75%. These contents relate to dry coal free of ash.



   As the unitary asphaltic material, a natural grindable asphalt is chosen, the properties of which are close to those of the asphaltic materials of coals and which, therefore, has an appropriate decomposition curve.
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 thermal sition and is free of oxygen. This asphalt is carbonized "in vitro".



  One chooses, for example, as an asphaltic material a hard grindable asphalt which softens at 110 G9 which melts at QC1 C, which produces abundant gases and vapors at 47p G which hardens at 500P C, which does not contain any acid. oxygen and which, on "in vitro" carbonization gives rise to 20% 3semi-coke. The absence of oxygen and the yield of semi-noke are considered to be ash-free solids.

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  As unitary semi-coke, one chooses ur qTmÀ = eoke at 606 G, the composition of which corresponds to the i6ßenne composition of at least 20 semi-cokes at 600 C of different types of 0., ne 'E / Î z found that the volatile materials which emanate from the unit semicoke between 600 ° C and 900 ° C represent approximately 5% of the weight of the unit semicoke and that the oxygen it contains weighs approximately 2.5%. % of the weight of the unit semi-coke. The proportions ..exist for .11 dry semi-coke free of ash .., ..1, '..: Unit humic carbon contains humic substances,
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 asphaltic materials, woody graphitic seeds and asphaltic graphitic seeds.



   During carbonization, the humic materials of the unit humic carbon form more or less fusible gases, vapors and asphaltic materials.



   During carbonization, '' the asphaltic materials present in the unit humic carbon and those formed from the human materials
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 mics of unit humic charcoal form gases, vapors .., and semi-coke .. '' All of the semi-coke supplied by the carbonization of the coal.
 EMI13.4
 Unit humic carbon includes the iemi @ cpke, arising from graphitic germs present in the unit humic carbon, and the semi-coke formed during the carbonization of the unit humic carbon from the asphalt materials.
 EMI13.5
 ticks it contains and those 'which have formed' a. from the humic materials contained in the unit humic carbon.

   '
During "in vitro" carbonization, unit humic carbon gives, since Cf = 524.6 kg per tonne:
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 6 kg + 26.23 kg '. $ 5,509 3'kg of semi-coke per tonne (the 26.23 kg correspond to the 5%' of volatile matter which is released
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 unit semi-coke between 6000 G-. and 9000 C) ....



   Humic Coal Primary Volatiles Unit = 10,000 kg 550; 83 kg = 449.17 kg per tonne. '
Oxygen in primary volatiles of unit humic carbon:
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 257.5 kg - (550.83 kg x 0.025) = 257.5 kg - 1} 7 kg = 243.73 kgo A 1 kg of primary volatile oxygen corresponds 'therefore 1 3' =, 19g4 kg of volatile matter, primary.



  243'973 J.eres eS, prJlIlaJ.reso A 1 kg of primary volatiles corresponds to 550.83 kg 1,226'kg'de ', semi-coke' 447? -'- <. '. ,,. ,.



  To express the composition of any charcoal in unit humic charcoal, unitary sphaltic matter, unit semi-coke values, we start from the results of elemental analysis of the coal and from the results of: its: - "in vitro" carbonization. To 'avoid having' to carry out the elemental analysis of charcoal, its elemental composition can also be calculated from the results of "in vitro" carbonization.



   Indeed, it results from the chemism of carbonization that the compositions of the tars of carbonization at high temperature and those of the carbonization shells at high temperature tend towards identical compositions whatever the composition of the coal. charred.

   The compositions of the high temperature carbonization tars of all types of coal
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 good approximate autawt p.us' 7. e tilae of 1 Other than the'proportion of. low temperature tar which they contain ost weaker o However, the methods of carbonization Iliri vitro "as they are defined above as-

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 As much as possible, there was no low temperature carbonization tar in the high temperature carbonization tar provided by the "in vitro" carbonization test of any coal. The compositions of the cokes (free of ash) from "in vitro" carbonization of all types of coals can be assumed to be practically identical.



   Knowing the carbon, hydrogen and oxygen contents of tar and carbonization coke "in vitro", the elemental composition of coal can be easily calculated, with sufficient precision for the needs of practice, from the data provided. by the "in vitro" carbonization test.

   These data are the coke obtained by carbonization, the semi-graphite obtained by thermal decomposition of the primary volatiles, the tar, the benzols, the ammonia, the water of reaction, the, weight of permanent gases, the volume of permanent gases, saturated with water vapor, at 0 C and 760 mm Hg and the volume composition% of permanent gases CO2, CmHn 02 CO H2 CH4 N2
In the calculation of the elementary composition of coal, ben zols are considered to be benzene (C6H6) Heavy hydrocarbons (CmHn) of permanent gases are considered to be composed of half of ethylene (C2H4) and half of acetylene (C2H2)
Knowing the coke yield "in vitro",

   (ash-free coal and coke without thermal decomposition semi-graphite of primary volatiles) and the oxygen content (on dry ash-free coal) of any coal, is calculated according to the example given. -after, the values; unit humic carbon, unitary asphaltic materials and unit semi-coke.



   EXAMPLE
Coke yield Cf "in vitro" of the coal 1781 kg per tonne.



   Oxygen content of coal 51.2 kg per tonne.



  820.05 kg unit semi-coke value 781 kg + 781x1005 = 781 + 39.5
Primary volatiles: 1,000 kg - 820.05 kg = 179.95 kg
Primary volatile oxygen (of humic origin): 51.2 kg - (820.05 x 0.025) kg = 51.2 kg - 20.5 kg = 30.7 kg corresponding to 30.7 kg x 1.84 = 56 , 48 kg of primary humic volatiles.



   These correspond to 56.48 kg x 1.226 = 69.24 kg of semi-coke
Unit humic charcoal value 56.48 kg 69.24 kg = 125.72 kg
Asphaltic primary volatiles 179.95 kg - 56.48 kg = 123.47 kg
Since the semi-coke yield of the unit asphaltics is 20%, the unit asphaltics value is
123.47 kgx5 = 154.33 kg
Unit humic carbon values,

   Unit asphaltic materials and unit semi-coke are expressed in this way in immutable units across the whole series of different types of fossil coals and mixtures of these coals and thus provide quantitative data for comparison of the compositions of the different coals. fossils and mixtures of these coals in these three unit substances as well as the quantitative data essential for the study and calculation of the constitution of the mixtures with a view to the industrial production of standard coke.



   In figure 18, the abscissas represent values of the ratio C for part of the series of fossil carbons while the ordinates Cf

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 represent kilogs. Lines 5, 6 and 7 represent, for these coals, the variation, as a function of the C values, respectively of the coal value
Cf unit humic, the unit asphaltic materials value and the unit semi-coke value.,
In figure 19, the abscissas are the same as in figure 18 but the ordinates correspond to the values of the unit asphalt materials ratio for the fossil coals studied.

   The unitary asphalt limestone gne 8 therefore represents the variations of this ratio as a function of the ratio Ç
Cf
In figure 20, line 9 represents, for the whole series of fossil coals, the variation of the unit asphaltic matter value as a function of the unit humic carbon value.

   The abscissas express kilogs of unit humic coal and the ordinates express kilogs of unit asphaltic materials.
Figures 21 to 32 represent the "carbonization profiles" of different types of fossil coals (gas volumes of 15 in 15 minutes)
FIG. 21 represents the "in vitro" carbonization profile of an antracitous type charcoal; FIG. 22 that of a semi-fatty type charcoal; FIG. 23, that of a three-quarter-fat type coal, FIG. 24 that of a coke type coal with high carbonization pressure; Fig. 25, that of a typical low carbonization pressure coking coal;

   Figures 26, 27 and 28, those of three coals each of a type intermediate between the low carbonization pressure coke type and the gas type; FIG. 29 that of a gas type coal ..; Figures 30 and 31, those of two flaming fat type coals; figure 32 that of a flaming dry type coal
The "in vitro" carbonization profiles shown in Figures 21 to 32 illustrate, for the main types of fossil coals, the different periods of carbonization and their relative importance in the volume production of permanent gases during carbonization of each of the types of coals considered.



   Among the three constituents of coal, the asphaltic material is the only more or less fusible o Its fusibility varies due to the carbonification rate of the charcoals o The plastic melting of certain types of so-called au-to-coking coals is determined by the fusibility of the asphaltic materials which 'they contain? The phenomenon generally designated by the expression "plastic melting - of the coals" is better defined by the expression "asphaltic melting - of the carbons".
The possible formation, at a given moment of carbonization, of a coherent semi-coke from pulverulent carbon is due to the binding of the graphitic seeds contained in the latter by the graphitic seeds deriving from the thermal decomposition of asphaltic materials. ,
In a load of charcoal,

   the zone where the welding of the graphitic seeds takes place, that is to say the zone of birth of the coherent semi-coke, temporarily offers a great resistance to the passage of gases and vapors o This zone is called here- after "screen zone".



  This zone exists in the carbonizing coal charge for as long as the formation of coherent semi-coke lasts and it progresses from the heating wall towards the core of the mass of coal to be coked, leaving behind a-, mass which has become - ¯, as a result of the graphite evolution, permeable to gases and vapors which are at a temperature higher than that at which this zone was formed. The permeability behind the screen zone arises from the cracking of the semi-coke by contraction.



   The asphaltic fusion of coal brings about a reconciliation of the graphitic germs, This reconciliation is accentuated as the asphaltic material is decomposed and it provides knotty graphitic germs.

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 ticks to the mass in treatment At the time of the birth of the semi-coke, an asphaltic liquid -phase may remain and, therefore, be enclosed in the cells of the skeleton of the nascent semi-coke
The possible formation of coherent semi-coke from a carbonaceous substance takes place at a temperature that is all the lower as the concentration of graphitic seeds in the carbonization medium is greater; this concentration depends on the composition of the substance. carbonaceous, the rate of compression it undergoes during carbonization, among others,

   due to the carbonization pressure or the pressure to which it was subjected before carbonization o
In the case of carbonization of carbonaceous substances in the calibrated state, the asphaltic melting during caristion is not always necessary for the formation of a coherent semi-coke, just as it may not be. necessary if the carbonaceous substance is subjected to strong compression before carbonization
In Figures 1, and 21 to 32, there is also shown -four vertical lines designated by 10, 11, 12 and 13. These lines pass through the abscissa points corresponding to 15, 30, 45 and 60 minutes respectively. They serve roughly as a limit for five successive periods of carbonization.



  The set of the first four corresponds to primary carbonization while the fifth period corresponds to secondary carbonization. During these five periods, the following phenomena take place Period 1. This period is represented between the ordinate axis and the vertical line 100 During this period, the start of auto-oxidation and thermal decomposition of humic materials and the fusion of fusible asphalt materials.



   Period 2 This period is represented between vertical lines 10 and 11 During this period, the maximum auto-oxidation and thermal decomposition of humic materials takes place as well as the onset and development of pyrolysis of asphaltic materials o C ' It is during the second period of primary carbonization that the possible reactions between the products of auto-oxidation of humic materials, molten asphalt materials and the products of thermal decomposition of asphalt materials and graphitic seeds reach a maximum intensity during primary carbonization. In particular, it is then that the reactions between the water vapor and all the carbonaceous substances present are the most intense.



   Period 3 This period is represented between the vertical lines 11 and 12 During this period, the pyrolysis of asphalt materials reaches its maximum intensity o It can be seen that the "in vitro" carbonization profiles 14 of the self-coking coals shown in Figures 24, 25, 26, 27, 28, 29 and 30 show a peak at the end of the third period of primary carbonization. This peak corresponds to the maximum intensity of the pyrolysis of asphaltic materials. This pyrolysis gives rise to the formation of a large quantity of methane, In other words, it corresponds to a preponderance of methane in all the gases given off during this period. This is the reason why it is called hereinafter "methane peak".



   The viscosity of a portion of the slice of the filler which may be in asphalt melt increases as the pyrolysis of the asphaltic materials progresses with the increase in temperature. the semi-coke side at the edge of the asphaltic molten slice constitutes the semi-coke mother stock and it is in this that the semi-coke backbone eventually develops, consistent when the concentration of graphitic seeds in the semi-coke mother paste became sufficient to allow the laision between them and the already formed semi-coke.

   The viscosity of the semi-coke mother stock at the time when the semi-coke backbone is formed and the amplitude of the gas phase (gas + vapors) which develops at this time are among the determining factors

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 texture of semi-coke. The layer of incipient semi-coke constitutes the screen zone in the charge of self-coking coals.



   Period 4 This period is represented between vertical lines 12 and 13. During this period, the pyrolysis of asphaltic materials possibly occluded in the cells of the semicoke skeleton takes place. Contraction and cracking of the screen zone continues as a result of the pyrolysis of the semi-coke which begins immediately after its anaissanco This is the final period of thermolysis of asphaltic materials and primary carbonization. At the end of this period, the possibly coherent semi-coke is completely formed and already partially cracked.



   Period 5 This period is shown to the right of the line
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 vertical 130 During this period, the graphitic evolution of the semi-coke continues, accompanied by a contraction of the mass. Cracking of the semi-coke is accentuated if the semi-coke was coherent at the time of its formation. The graphitic development reaches a maximum intensity at about 800 C - approximately (820 C outside the carbonization tube of the gas analyzer.
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 Sai "in vitrai!) The graphitic evolution during the secondary carbonization is accompanied by the presence of a high proportion of hydrogen in the mixture of permanent gases formed during this period.

   The volume of
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 these fall sharply and quickly after the maximum intensity of the pyrolysis of the semi-cokeo. For this reason the peak of the "in vitro" carbonization profile which precedes this drop is hereinafter called the "hydrogen peak";
The characteristics of coke such as rate of size stability, rate of swelling and foaming, rate of cracking, texture, bulk density, specific reactivity as well as the charring pressure of the filler are influenced not only by the composition of the load but also by factors independent of this composition.



   These include, among others, the heating method, the temperature of the carbonization regime, the dimensions of the container
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 in which the carbonization takes place, the geometric shape of this receptacle, the water content of the coal., the particle size of this goose the uniformity rate of the size distribution of the coal in the charge, the compression rate of the coal , the method of loading the charcoal into the receptacle in the
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 What is the carbonization effect? These factors influence the rate of carbonization and, for example,
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 therefore,

   on the thermochemical equilibrium rate reached at any time during the operations on the intensity of the swelling work at the time of the birth of the semi-coke on the intensity of the contraction and cracking work of semi-coke during secondary carbonization and on pressure.-carbonization.



   For example, for the same carbonization regime temperature in a circular prismatic retort and in a rectangular prismatic coke oven, the width of which is equal to the diameter of the retort considered not only the average carbonization rate is greater
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 in the retort than in the coke oven, but the acceleration in the rate at which all successive periods of carbonization are accomplished as the carbonization operation progresses in the charge, is considerably greater for the prismatic retort. circular than for the rectangular prismatic coke oven.



   The increase in the rate of carbonization, and hence the resulting decrease in the rate of thermochemical equilibrium reached at any time during primary carbonization, can increase the proportion of meltable asphaltic material contained in the coal which arrives at the semi-coke mother stock stage. From this head, certain coals
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 non-self-coking at a given carbonization rate become self-coking at a more rapid rate (carbonization.

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   Variations in the rate of carbonization in a charge of carbonizing coal, as the operation progresses, are among the causes which determine the variations in coke characteristics (e.g. the rate of cracking and the rate of swelling and foaming) in
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 different planes of a pri1B1Jiàtiq1leo charge For example, the coke salmon resulting from charring in a rectangular prismatic coke oven contains the least blistered and cracked coke in the regions closest to the heating walls of the furnace while the The most bloated (possibly the coke froth) and the most cracked coke are in the regions closest to the longitudinal mid-vertical plane of the salmon.



   Despite the greater amplitude of the crevices in the coke salmon in the vicinity of the heating walls of the oven, the large caliber pieces in the loose coke always show a greater proportion of pieces of which one of the planes presents the bumpy appearance of a cauliflower, only pieces without cauliflower face, which proves that the rate of cracking
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 tion of the coke near the heating walls is less than inside the salmon
In industrial practice in the manufacture of coke, the independent factors of the composition and molecular structure of the char-
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 good are the carbonization plant,

   the imposed carbonization rate resulting from the quantities of products to be supplied by the carbonization plant at a given time and the treatment and handling of the coal prior to carbonization.



   It results from the chemism and mechanism of carbonization and
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 coking that the differences in quantity, composition and molecular structure of the three constituents: humic materials, asphaltic materials and graphitic seeds in the different types of fossil coals
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 and the mixtures of these carbon coals entailed differences in the characteristics of the coke, which they produce industrially in a given oven, at a given firing rate, the other characteristics of the charcoal or mixture
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 such as the water content, the particle size and the degree of size distribution uniformity, the spatial density of the load in the oven, expressed as dry matter, being assumed to be identical.



   The rate of swelling and defoaming of semi-coke or coke is determined: by the viscosity of the semi-coke mother stock immediately
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 before the formation of the semi-coke backbone; by the amplitude and the intensity of the ewoaatzon of the gas phase (mainly asphaltic) at the time of the formation of the semi-coke skeleton, by the carbonization pressure at the time of the formation of the semi-coke skeleton - The viscosity of the semi-coke mother stock at the time of forming
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 tion of the semi ... coke skeleton is determined; by the quantity and the fusibility of the asphaltic materials, by the quantity of solids present in the zone of birth of the semi-coke.



   The amount and fusibility of asphaltic materials in the semi-coke mother-paste depend mainly on the amount and fu- sibility of the fusible asphaltic materials present in the coal or the mixture of coals relative to the amount of humic dobby. that this carbon or mixture contains and from the moment of primary carbonization when the semi-coke mother-paste stage is situated, the latter being reached immediately before the moment when the binding of the graphitic seeds takes place in the pre-coke phase.
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 sence, that is to say where the first zone (screen zone) of the coherent semi-coke develops.The quantity of graphitic seeds present in the pulp - mother-of semi-coke is therefore little different from that which constitutes the emerging semicoke in the screen zone,

   
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 The amplitude of the gas phase at the time of the birth of the semi-coke is substantially proportional to that indicated by the height of the methane tip of the "in vitro" carbonization profile of the coal or of the mixture of coals, while the intensity of the evolution of this phase

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 zeuse (permanent gases + vapors) depends on the position of the birth zone of the semi-coke skeleton (screen zone) in the charge, a position which determines the rate of acceleration of the carbonization speed with respect to at the rate of carbonization in the other planes of the charge. The carbonization pressure, which varies with the variation in the rate of carbonization, varies from load plane to load plane.

   It is greater doubt that the rate of swelling and foaming of the incipient semi-coke is higher and the rate of contraction and cracking of the semi-coke or coke is lower. The rate of contraction and cracking of semi- coke or coke is determined by the average rate of graphite evolution of the graphitic seeds which make up the nascent semi-coke (the graphitic seeds resulting from the thermolysis of asphaltic materials during the char - primary improvements are always of very small caliber because they are formed at a very brisk pace and at a relatively low temperature) and by the rate of secondary carbonization.



   This latter speed is variable from one plane to another of a carbonization charge.



   As a gum for primary carbonization, it accelerates as the secondary carbonization progresses in the charge.



   The size stability of coke is determined by three factors: swelling and foaming rate, contraction and cracking rate and carbonization pressure rate, and it is doubtful that the value of the first two factors is lower and that the the value of the third factor is higher.



   The texture of coke is determined by the rate of swelling and foaming and the pressure of carbonization.



   The specific reactivity of coke is determined by the rate of graphitic evolution, by the texture and by the nature of the surfaces of the cells.



   The rate of exothermicity of the coal or the mixture of coals is determined by the difference between the heat energy released by the exothermic reactions and that absorbed by the endothermic reactions of carbonization.
The quantity of heat energy to be supplied for the carbonization of a given weight of a coal or of a mixture of coals is all the greater as the rate of exothermicity of the coal or of the mixture of coals is greater. low.



   The thermolysis of humic substances and woody graphitic seeds is accompanied, among other things, by the production of water vapor
This is involved, among other things, in endothermic reactions of gas to water. The composition of this water gas depends at any time during carbonization on the equilibrium factors which determine the composition of the water gas. These gas-to-water reactions, which form part of the carbonization reactions, can, for example, for coals with a low carbonization rate, therefore rich in humic matter and, consequently, in oxygen, considerably reduce the rate of carbonization. exothermicity of all the carbonization reactions and, therefore, the carbonization of such coals requires a high expenditure of heat energy.



   Humic substances, asphaltic substances and graphitic seeds are groups of substances. Each of these groups comprises a very large number of substances of very different composition, molecular structure, chemical vulnerability and thermal stability.



   According to the chemism of carbonification, the asphaltic substances contained in the coals are formed by the deoxygenation of humic substances, while the asphaltic graphitic seeds of the coals are formed by the thermal decomposition of the substances.

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 asphaltic.



   The oxygen contained in the woody graphitic seeds is energetically bound to them, since temperatures of more than 600 C are required to actively decompose the woody graphitic seeds.



   Oxygen binding in humic materials is rather weak as demonstrated by the concentration of oxygenates in the volatile products of the onset of thermal decomposition of humic materials in poorly evolved charcoals.



   In the formation of the coherent semi-coke during carbonization, it is the fusible asphaltic substances which ensure the asphaltic melting of the coal.



   It is of little importance from the point of view of coking that these fusible asphaltic substances exist in the coal in the free state or chemically combined, for example, in the form of branches of more or less graphitically evolved graphitic nuclei. The same is the case for humic substances.



   Humic materials generate asphaltic materials which may possibly melt during carbonization, depending on the rate of carbonification of the coal and their concentration in the coal.



   Asphaltic substances generate graphi- tic germs during carbonization depending on the carbonization rate of the coal and their concentration in the coalo
Therefore, if by means of extraction of the coals by means of sufficiently selective solvents one achieves the quantitative separation and the exact dosage of humic substances, asphaltic substances and graphitic seeds contained in the coals, the the results of these analytical methods would not be fully efficient in the control of coking;

  ,
On the other hand, any method of classifying coals according to their order of carbonification rate, starting from the semi-coke or coke yields which they accuse when carbonization is carried out, is marred by errors, sometimes significant, mainly for coals. little evolved because of the importance which can acquire, during the carbonization of these coals, the reactions of gas with water.



   The implementation of the process according to the invention which will be described later requires knowledge of the concentration of coals in humic materials, asphaltic materials and graphitic seeds, as well as knowledge of the behavior of these three constituents of the carbon or mixtures of coals during carbonization, both when the coal is carbonized in isolation and when it is carbonized in admixture with other coals or with carbonaceous materials other than fossil coals.



   The method according to the invention for determining the unit humus, unit asphaltic and semi-coke values of the different types of coals in the whole series of fossil coals meets the requirements cited above and mixtures of coals. possibly containing carbonaceous substances other than fossil coals o
In the series of different types of fossil coals, namely 1) flaming dry type, 2) flaming fat type, 3) fat gas type, 4) coke type with low carbonization pressure, 5) coke type with high carbonization pressure - sation, 6) type 3/4 fat, 7) type 1/2 fat Sypopathon types 1, 7 and 8 are characterized by a high value of the ratio:

   unit semi-coke unit asphaltic materials
These are the coals my auto-cokfiats

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The types of self-coking coals, i.e. types 2, 3, 4 and 5 show values of the unit semi-coke ratio asphaltic unit asphaltics which increase in the order of type 2 to type 5.



   Type 6 coals lie between types 5 and 7 and their coking properties are sometimes strongly influenced by the rate of carbonization ;, The same is true of the coking properties of certain type 1 coals which are at the limit between types 1 and 2 coals.



   Due to their low concentration in non-self-coking charcoal types 1, 7 and 8, the poorly or non-fusible asphaltic materials contained in the charcoals quickly and strongly dissociate during carbonization so that asphaltic melting does not occur. or insufficiently to ensure the binding in coherent semi-coke of the graphitic seeds present.



   The coals of types 2, 3 4 and 5 all show the phenomenon of asphaltic melting during carbonization o Humic materials, asphaltic materials and graphitic seeds contained in the coals of types 3 4 and 5, in the most evolved coals of the type 2 and the less developed type 6, are largely additive. On the other hand, humic substances, asphaltic substances and graphitic seeds of coals of types 1, 7 and 8 have very different compositions and chemical structures from those of the components of coals of types 3, 4 and 5. , the components of coals of types 1, 7 and 8 do not behave additively with the components of coals of types 3, 4 and 5 in carbon mixtures.



   The differences in composition and chemical structure between the components of the different types of carbon are necessarily the greatest for humic and asphaltic materials and much less for woody and asphaltic graphitic seeds, due to thermal stability and strength. much greater chemical stability for graphtics than for humic and asphaltic materials
Concept of the overall rate of swelling and foaming of semi-coke.



   According to the chemism and the mechanism of the coking. the materials present in the semi-coke mother-paste of self-coking coals or self-coking mixtures of coals, at the time of the birth of the semi-coke, are the residual fusible asphalt materials of the disso - ciation and the chemical action which preceded the semicoke mother-pulp stage; graphitic seeds present in the coal and those which have been formed from asphaltic materials until the moment when the semi-coke mother-pulp stage is reached.



   The proportion of meltable asphaltic materials which arrive at the semi-coke mother-pulp stage and their own fusibility in this stage are all the greater as the unit asphaltic materials value of the coal or of the carbon mixture is greater, than the value unit humus charcoal is smaller and the temperature is lower at the time of birth. sem-coke
The viscosity of the semi-coke mother stock immediately before the birth of the semi-coke is determined by the quantity and inherent meltability of the asphaltic materials in the semi-coke mother stock, by the quantity of solids (graphitic seeds + ashes) in the semicoke mother paste and by the temperature at which the semicoke birth takes place.



   The viscosity of the semi-coke mother paste is lower the greater the quantity and inherent meltability of the asphaltic materials in the semi-coke mother paste, the greater the quantity of solids in the semi-coke mother paste.

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 the semi-coke mother stock is weaker and the birth temperature of the semi-coke is lower.



   The amplitude of the gas phase (gas + vapors) at the time of the birth of the semi-coke is all the greater as the quantity and the inherent fusibility of the fusible asphaltic materials present in the semi-coke mother stock are larger.



   The semi-coke mother-pulp stage and the birth of semi-coke occur for all coals or all self-coking coal mixtures at a given point in the primary carbonization period 3 of the carbonization test. "in vitro", that is, in the region of 4700 C to 5600 C temperatures measured outside the carbonization tube of the "in vitro" carbonization tester.



   The height of the methane tip of the "in vitro" carbonization profiles of the coals indicates the amplitude of a fraction of the gas phase (in particular the permanent gases) during the third period of the primary carbonization.



   Depending on the chemism of the carbonization, the amplitude of production of permanent gases and vapors gradually decreases as the temperature rises during this third period of the primary carbonization.



   The greater the height of the methane tip of the "in vitro" carbonization profile of a coal, the greater was at any time during the third primary carbonization period; the production of gases and vapors.



   The temperature at which, during the third period of the primary carbonization of the "in vitro" carbonization test, the formation of semi-coke from a charcoal to a self-coking mixture occurs. of carbon is all the lower as its "primary volatiles" value is lower.



   Indeed, the study of the different types of auto-coking coals, that is to say types 2, 3, 4 and 5, reveals, if we consider these types in the order in which they are named, that the unit semi-coke value increases regularly, that the unit asphaltic materials value decreases regularly and that the unit humic carbon value decreases regularly.



   For a given value of the carbonization pressure of the coal or of the mixture of coals and for given carbonization methods, the overall rate of swelling and foaming of the semi-coke or of the coke derived from a coal, or from a mixture of self-coking coals, is defined by a relation which expresses:

   - that the overall rate of swelling and foaming is directly proportional to the height of the methane tip of the "in vitro" carbonization profile of the coal or of the mixture of coals considered, - that the overall rate of swelling and foaming is not proportional to the unit semi-coke value of the coal or of the mixture of coals, - that the overall rate of swelling and foaming is inversely proportional to the primary volatiles value of the coal or of the mixture of coals.



   The overall rate of swelling and foaming can be expressed by the methane tip height relationship of the carbonization profile unit semi-coke value x primary volatile matter value
The overall rate of swelling and foaming of the semi-coke can also be expressed by any other relation having the same physical meaning as

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Concept of the overall rate of contraction and cracking of semicoke or coke during secondary carbonization.



   The average rate of graphitic evolution of the graphitic seeds from which the semi-coke is formed is ¯determined mainly by the rate of graphitic evolution of the graphitic seeds contained in the carbon or the mixture of carbon
According to the chemism of the carbonification, the rate of graphitic evolution of the graphitic seeds contained in the coals is all the higher as the rate of carbonification of the coal is higher.
In the series of carbon types or self-coking carbon mixtures, the higher the unit semi-coke value, or the higher the coke yield. (Ashless and semi-graphite cracking of the primary volatiles ) "in vitro", is high,

   the higher the graphitic devolution of the graphitic seeds contained in the coals, the less the semi-coke contracts and cracks during secondary carbonization.



   The overall rate of contraction and cracking of semi-coke or coke, of a coal or of a mixture of coals under given carbonization conditions is expressed by the relation Global rate of contraction and cracking of the semi-coke. coke or coke = yield of coke "in vitro" without ash and without semi-grapes of carcking primary volatiles) or by any other relation having the same physical meaning.



   Concept of the global rate of carbonization pressure.



   Under given carbonization conditions, the overall rate of carbonization pressure of a charcoal or a mixture of self-carbonating coals is greater the higher the overall rate of swelling of the semi-shell.



   The overall rate of carbonization pressure of a coal or a mixture of self-coking coals is lower the higher the rate of contraction of the semi-coke. We express the global rate of carbonization pressure of a coal or a mixture of coals under given carbonization conditions by the relation Value overall rate of carbonization pressure = global rate of swelling or by any other relation having the same signifiTs global physical cation contraction.



   The carbonization pressure opposes the free development of the semi-coke skeleton and, consequently, the swelling and foaming of the semi-coke.
Rate of swelling and foaming of semi-coke, rate of contraction and cracking of semi-coke or coke, rate of carbonization pressure are only of physical significance for coals or mixtures of self-coking coals .



   Concept of the overall cokeo size stability rate
Under given carbonization conditions, the overall rate of coke size stability is higher the lower the overall rate of swelling and foaming of the semi-coke, the lower the gobai rate of contraction and cracking. is lower and the overall rate of carbonization pressure is higher o
The overall rate of size stability of coke derived from a charcoal or a mixture of self-coking coals under given carbonizing conditions is expressed by the relation

  <Desc / Clms Page number 24>

 
Overall rate of caliber stability =
Overall rate of carbonization pressure or by
Overall rate of swelling x Overall rate of contraction any other relationship with the same physical meaning.



   Concept of the level of exothermicity of coal or of a mixture of coal.



   It is the difference between the latent heat, at room temperature, of combustion of coal or a mixture of coals and the latent heat, at room temperature, of combustion of the products of the "in vitro" carbonification of the carbon. charcoal or a mixture of coals.



   To avoid having to resort to the use of the bomb calorimeter, we can determine the latent heat of combustion of coals and cokes according to the methods recommended by Lefebvre and Georgiadis (See Chimie et Industrie - Vola 46, n 2 = August 1941).



   The latent heat of combustion of the permanent gases produced during the "in vitro" carbonization test of coals or mixtures of coals is one of the data of this test.
Depending on the chemism of the carbonization and the way in which the "in vitro" carbonization test is carried out, the latent heat of combustion of the tar can be regarded as constant for all the "in vitro" carbonization tars of all types of coals. The latent heat of combustion of benzols produced by the "in vitro" carbonization of coals or mixtures of coals can be considered to be the same for all coals and mixtures of coals. The latent heat of combustion of "in vitro" carbonization tar = 8,500 ko cal / kg.



   The latent heat of combustion of "benzols" of "in vitro" carbonization = 10,000 k.cal / kg.



   With equal exothermicity rate, a given weight of coal or a mixture of coals requires the same expenditure of calorific energy under given carbonization conditions.
According to the present invention, and from the data of the only "in vitro" carbonization test, all the values are therefore determined which clearly determine the characteristics of the coke that a coal or a mixture of coals produced in a given industrial installation, at a given firing rate, and the amount of heat energy that must be expended for the coking of the coal or the mixture considered, for given values of the water contents of the coal or of the mixture of coals, of the thermal efficiency of the battery of ovens and the rate of uniformity of cooking of the loads.



   There is, for example, a battery of modern coke ovens, made of silica, that is to say designed to withstand high operating temperatures and ensure a high rate of carbonization. The loose coke produced by the coking plant should give as high a yield as possible of the best metallurgical coke. It is general experience that charcoal type coke at high carbonization pressure best meets this requirement. However, the carbonization of this type of coal, at high cooking rate, can give rise, because of its too high carbonization pressure at high firing rate, damage to the masonry of the ovens or laborious digging.



   The coking plant working at a high carbonization rate must therefore choose a type of coal or constitute mixtures of coals whose coking properties are as close as possible to the coke type coal at high carbonization pressure but deviate sufficiently from it to avoid damage to heating walls and laborious diversions. This is called working in good operating conditions.

  <Desc / Clms Page number 25>

 



   Thus, by way of example., For a modern coking plant, equipped with silica coke ovens, with an average width of approximately 450 mm and working at a charge firing rate corresponding to the nominal capacity of the battery, the coal or the mixture of coals to be baked in order to permanently produce the highest proportion of metallurgical coke, the best that such a coking plant can produce without having to fear too strong pressures of carbonization and laborious unloading, must permanently acknowledge the characteristics given below, deduced, in accordance with the present invention, from the results of "in vitro" carbonization of the coal or of the mixture of coals providing industrially, under the operating conditions defined more high,

   the standard coke for the coking plant in question
 EMI25.1
 Carbon content o000000oooooaaooooaoooo 87.28%) on carbon Hydrogen content oooaoooooeooooo000000 5.17%) dry Oxygen content 00000.0000.0..0000.0.00 5.71%) free from Sulfur content + nitrogen "00000.00.0 .. .... 1.84%) ash Semi-coke unit value.

   o ......... <, <,? = ¯ 788.76 kg
 EMI25.2
 
 <tb> Value <SEP> humic.charcoal <SEP> unitary <SEP> = <SEP> 153.30 <SEP> kg
 <tb>
 <tb> Value <SEP> materials <SEP> asphaltic <SEP> unitary <SEP> = <SEP> 177.96 <SEP> kg
 <tb>
 Height of the methane tip of the carbonization profile = 1.300 cm3 Value overall rate of contraction and cracking of semi-coke or coke =
1.33 Value of global rate of swelling and foaming of the semi-coke '= 7.80 Value of global rate of carbonization pressure = 5.85 Value of global rate of stability of the size of coke 56.3 Value of exothermicity of the coal or of the mixture of coals 380,000 k.cal / tonne Ash content of the coal or mixture of coals between 6 and 7%
The characteristics defined above are those of coal. or the typical mixture;

   which industrially produces the standard coke for the coking plant in question under the carbonization conditions defined above o These are the basic data for the comparison of the coking properties of the coals and mixtures for the coking plant in question o
Any charcoal or mixture of charcoals giving rise to the same charac- teristics, deduced according to the present invention from the results of "in vitro" carbonization of the charcoal of this typical mixture of coals, produced industrially, under the carbonisation conditions defined above. , the standard doke and requires the same expenditure of heat energy for coking as coal or the typical mixture of coals.



   As is the case for any coal or mixture of coals giving rise to the same unit semi-coke, humic unit coal, unit asphaltic materials and the same height of the methane tip of the "in vitro" carbonization profile as the coal or the typical mixture of coal.



   In fact, for self-coking fossil coals or self-coking mixtures of fossil coals, identical values for the unit semi-coke, for the unit humic coal, for the unit asphaltic material and for the height of the unit. the methane tip of the 'in vitro' carbonization profile imply identical coking properties. The same value for the unit semi-coke implies the same rate of graphite evolution of the graphitic seeds present, therefore, the same rate of contraction and cracking of semi-coke and coke.

   The same value for the unitary asphaltic material associated with the same height of the methane tip of the "in vitro" carbonization profile, signifies the same concentration of materials.

  <Desc / Clms Page number 26>

 asphaltics, the same fusibility of asphaltic materials and the same yield of asphalt graphitic seeds during carbonization.



   The same concentration of current and potential graphitic seeds and the same concentration of asphaltic materials with the same chemical structure and the same meltability result in the same birth temperature of the semi-coke. This results in the same rate of swelling and foaming of the semi-coke.The equality of the rate of swelling and foaming and the rate of contraction and cracking results in the equality of the rate of carbonization pressure and, therefore, the equal rate of cokeo size stability
Unequal concentration, composition and structure of graphitic seeds as well as unequal concentration, composition and structure of current and potential asphaltic materials lead to equality of concentration,

   composition and structure of humic materials and even signify exothermicity of carbonization reactions.



   To constitute the standard mixture from two or more self-coking coals which are available, they are carbonized separately "in vitro" and the semi-coke unit value is established for each of them, the coal value. humic unit, the asphaltic materials-unit value and the height of the methane tip of the carbonization profile.



   By calculation, it is easy to determine the proportions of the charcoal which must be mixed to constitute the mixture showing a unit humic carbon value close to 153.3 and included, for example, between 150 and 155, an asphaltic unit value close to 177.96 and included, for example, between 175 and 1800
The "in vitro" carbonization of the mixture, as has just been indicated, is then carried out and its different characteristics are determined in order to compare them with those of the carbon or of the standard mixture which industrially provides the standard coke.



   If the self-coking coals available are categorized frankly among types 3, 4 and 5, verification by carbonization "in vitro" of the mixture determined by the process according to the invention is not essential. But, as soon as among the Self-coking coals used Some are found to be classified too close to type 6 or too close to type 2, verification by "in vitro" carbonization of the mixture determined according to the invention is necessary.
1 There are two types of self-coking carbon, that is to say that, narbonized "in vitro" in the isolated state, they each give a very coherent coke.



     One, called A to simplify the explanation, is a flaming fatty type coal which has a unit humic carbon value of 227.02 and a unit asphaltic matter value 199.62 The other, called B is a high pressure coke type coal of carbonization, which has a unit humic charcoal value 98,27 and a unit asphaltic material value 158, 200
To easily find the proportion of A and B coals which gives rise to a mixture whose unit humic carbon value is close to 153.30 (value for the standard mixture providing the standard coke in the battery considered) and whose unit asphaltic matter value is close to 177.96 (value for the standard mixture providing the standard coke)

   we can use a graph such as that shown in figure 32 On the x-axis, we plotted the values corresponding to charcoal A and on the y-axis those corresponding to charcoal B We draw on this graph a straight line such that 15 whose equation is x + y = 1000

  <Desc / Clms Page number 27>

 We also draw a line 16 whose equation is 227.02x98.27 y = 150 (value a little less than 153.30) and a line 17 whose Inequation is 227.02 x + 98-, 27 y = 155 (value a little greater than 153.30) Line 15 intersects lines 16 and 17 respectively at points 18 and 19.

   We then draw a line 20 whose equation is 195.62 x + 158.20 y = 175 (value a little less than 177.96)
It can be seen that this last straight line intersects straight line 15 at a point 21 which is more or less coincident with the point of intersection 19 of straight lines 15 and 170 As a result, point 21 can be adopted as the figurative point of the mixture to be made, , This must contain 44% of the carbon A and 56% of the carbon B.



   The "in vitro" carbonized mixture gives a unit humic carbon value of 152.03, a unit asphaltic matter value of 183.40 and a height of the methane tip of the carbonization profile corresponding to 1,300 cubic centimeters.



   If, in the series of self-coking coals in vitro ", that is to say the flaming fat type, the gas fat type, the low carbonization pressure coke type and the high pressure coke type, carbonization, on the one hand, several coals of the same type or of closely related types are available, for example several coals of the flaming fat type and / or of the fatty gas type and, on the other hand, several coals of the coke type at low carbonization pressure and / or of the coke type at high carbonization pressure, the respective different points of the coals of one of the two types are plotted, for example, on the y-axis of the graph,

   the different respective points of the coals of the other type on the abscissa axis of the graph and one thus quickly realizes the possibility of constituting the standard mixture from one coal or from several coals mixed in given proportions of the first type, and one or more coals mixed in given proportions of the second type.



   The results of the “in vitro” carbonization of mixtures calculated, according to the present invention, from the different types of “in vitro” self-coking coals correspond with a sufficient approximation to those of the original mixture and therefore they industrially provide the result. standard coke.



     If the line 20 had not met the line 15 at a point 21 close to one or the other of the points 18 and 19, we would have drawn a line corresponding to Inequation 195.62 x + 158.20 y = 180 ( value a little higher than 177.96) in order to see if the point of intersection of this new line with the line 15 would not have been closer to one or the other of the points 18 and 19 In 1-'affirmative, we could have adopted this point as a figurative point of the mixtureo This line similar to the line 2o has not been represented so that figure 33 remains clearer.



   If we had not found a meeting point of lines 15, and 16 or 15 and 17 close to the point of meeting of lines 15 and 20 or of line 15 with the line similar to line 20 but not shown, this- would have meant that the. two coals envisaged could not by themselves give the standard coke and that it was necessary to add a third component, the necessary characteristics of which are indicated by the graphical study which has just been carried out for the two auto-coals. coking agents available.

   This third component can be a mixture of self-coking charcoal and non-self-coking charcoal or a non-self-coking charcoal (type 1, 6, 7 and 8) or a mixture of several non-self-coking charcoals or a mixture of non-self-coking coal with a carbonated substance other than fossil coals and whether or not derived from fossil coals.



  We then have to solve the problem below.



   If the graphic study of the mixtures of the self-coking coals available reveals that to constitute the standard mixture it would be necessary to be able to have a self-coking coal corresponding to approximately 150 kg. char-

  <Desc / Clms Page number 28>

 good humic unit and about 220 kg of unit asphaltic materials, such a coal can be constituted, for example, by 36.20% of flaming charcoal, 54.30% of lean charcoal (semi-fat) and 9.50 % hard grindable asphalt with a thermal decomposition curve similar to that of the unitary asphalt material.



   This artificial self-coking charcoal has the following characteristics:
 EMI28.1
 
 <tb> - ': Value <SEP> C / Cf <SEP> = <SEP> 1.187
 <tb>
 <tb>
 <tb>
 <tb>
 <tb> Value <SEP> semi-coke <SEP> unitary <SEP> = <SEP> 756.94 <SEP> kg
 <tb>
 <tb>
 <tb>
 <tb>
 <tb> Value <SEP> coal Humic <SEP> <SEP> unitary <SEP> = <SEP> 153.66 <SEP> kg
 <tb>
 <tb>
 <tb>
 <tb>
 <tb>
 <tb> Value <SEP> materials <SEP> asphaltic <SEP> unitary <SEP> = - <SEP> 217.53 <SEP> kgo
 <tb>
 
Height of the methane tip of the "in vitro" carbonization profile = 1230 cubic centimeters.



   If, instead of having coals which are all self-coking, only at least one self-coking coal and at least one non-self-coking coal are available to constitute the new mixture, it is no longer possible to be based, as in the case of only self-coking coals, on the fact that the actual and potential asphaltic materials of the various coals can be added to give rise to an arithmetic mean.



   In fact, the current and potential asphaltic materials of lean coals (anthracite 1/4 fat, 1/2 fat, 3/4 fat) are little or not fusible and do not or hardly arrive at the stage of semi-mother paste. -coke during primary carbonization. This is due to their too low concentration in these types of coals and, consequently, to the high rate of their dissociation during primary carbonization and to their high and variable rate of graphite evolution.



   Current and potential asphaltic materials from dry, non-self-coking "in vitro" flaming coals exhibit a low and variable rate of graphite evolution and are therefore thermally and chemically unstable. They also do not or almost do not reach the stage of semi-coke mother paste due to their low concentration in these types of coals and the action of the pyrolysis products of humic materials on the asphaltic materials during the second. period of primary carbonization.



   However, in the presence, on the one hand, of certain coals of the flambame fatty and fatty gas types, the meltable asphaltic materials of which reach a large proportion of the semi-coke mother-paste stage; or on the other hand, of coals situated at the limit between self-coking coals and non-self-coking “in vitro” coals, the “in vitro” carbonization of mixtures determined from the “in vitro” carbonization data. vitro "of the isolated charcoals, still responds with sufficient approximation to the characteristics of the typical mixture).



   2 By way of example, let us choose two coals A and B, the first of which is self-coking "in vitro" and the second is non-self-coking "in vitro", these two coals also having the following characteristics:
 EMI28.2
 
 <tb> A <SEP> B
 <tb>
 <tb> Value <SEP> bharbon Humic <SEP>
 <tb>
 unitary <tb> <SEP> 212.71 <SEP> 70.02
 <tb>
 <tb>
 <tb> Value <SEP> materials <SEP> asphaltic
 <tb>
 <tb> unitary <SEP> 214.42 <SEP> 119.60
 <tb>
 <tb>
 <tb> Height <SEP> of <SEP> the <SEP> point <SEP> methane
 <tb>
 <tb> from <SEP> profile <SEP> of <SEP> carbonization <SEP> 1.700 <SEP> 1035
 <tb>
 
During carbonization, a high proportion of the fusible asphaltic material of the A coal arrives at the. mother dough stage. semi-coke;

   com

  <Desc / Clms Page number 29>

 thinking in admixture with a non-self-coking charcoal, 1? absence, in the semi-coke mother stock; more or less fusible asphaltic materials derived from nn-self-coking carbon "in vitro" o
The calculation of the mixture of these two coals for the purpose of constituting the typical mixture gives 58% coal A and 42% coal B
The "in vitro" carbonization of this mixture gives the following characteristics:

   
 EMI29.1
 
 <tb> Value <SEP> semi <SEP> coke <SEP> unitary <SEP> = <SEP> 785.92 <SEP> kg
 <tb>
 <tb> Value <SEP> coal Humic <SEP> <SEP> unitary <SEP> = <SEP> 161.78 <SEP> kg
 <tb>
 <tb> Value <SEP> materials <SEP> asphaltic <SEP> unitary <SEP> = <SEP> 176.75 <SEP> kg
 <tb>
 <tb> Height <SEP> of <SEP> the <SEP> point <SEP> methane <SEP> of <SEP> profile <SEP> of <SEP> carbonization <SEP> = <SEP> 1.300 <SEP> cm3
 <tb>
 
These values are sufficiently close to the values of the typical mixture to allow the industrial production of standard coke from the mixture of A and B coals in the calculated proportions.



   The coals intermediate between coke-type coals and gas fatty coals generally do not withstand strong additions of lean non-self-cokefinate coals "in vitro" to constitute the standard mixture.



   As such, the mixtures calculated from the "in vitro" carbonization data for the constitution of the new mixture from these types of carbon generally give "in vitro" values sufficiently close to those of the mixture. type to allow industrial production of the standard coke.



   3 Let us choose two coals A and B, the first of which is self-coking "in vitro" and the second of which is non-self-coking "in vitro", these two coals having, among others, the following characteristics
 EMI29.2
 
 <tb> Ao <SEP> B.
 <tb>
 <tb>
 <tb>



  Value <SEP> coal Humic <SEP>
 <tb>
 unitary <tb> <SEP> 172.40 <SEP> kg <SEP> 83.27 <SEP> kgo
 <tb>
 <tb>
 <tb> Value <SEP> materials <SEP> asphalti-
 <tb>
 <tb> ques <SEP> unitary <SEP> 185.60 <SEP> kg <SEP> 128.3 <SEP> kg
 <tb>
 <tb>
 <tb> Height <SEP> of <SEP> the <SEP> point
 <tb>
 <tb> methane <SEP> of <SEP> profile <SEP> of
 <tb>
 <tb> carbonization <SEP> "in <SEP> vitro " <SEP> 1465 <SEP> cm3 <SEP> 1100 <SEP> cm3
 <tb>
 
The calculation of the mixture of these two coals for the purpose of constituting the typical mixture gives 77% A coal and 23% B coal.



   The carbon B gives "in vitro" a slightly coherent coke so that the meltable asphaltic materials which it contains are not completely devoid of value for the coking. The mixture industrially gives a coke very close to the standard coke.



   In the case where a calculated mixture comprising high proportions of "in vitro" non-alto-coking charcoals does not give, during its "in vitro" carbonization, results sufficiently close to those of the standard mixture, the results of its carbonization "in vitro" provides in all cases the quantitative and qualitative indications necessary for the correction of the calculated mixture. To carry out these corrections, the possible use of all carbonaceous substances, whether or not derived from fossil carbons, should be considered.



   Let us now consider how it is necessary to operate to determine the constitution of the new mixture from coals, none of which is self-coking "in vitr".

  <Desc / Clms Page number 30>

 
The causes of the more or less complete absence of coking properties. charcoals of the anthracite, 1/4 fat, 1/2 fat, 3/4 fat and flamboyant dry types are revealed by the chemism of charring and charring by the mechanism of coking.



   Compared to charcoal or to the mixture of coals which industrially produces the standard coke, anthracite coals, 1/4 fat, 1/2 fat, 3/4 fat have too high a concentration of graphitic seeds, too low a concentration of humic matter , too low a concentration. in asphaltic materials, an excessively high rate of graphite evolution of current and potential asphaltic materials and an excessively low rate of exothermicity of the carbonization reactions.



   The dry flaming coals and a high proportion of the flaming fatty coals have, compared to the coal or mixture of coals which industrially produces the standard coke, a too low concentration of graphitic seeds, a too high concentration of materials. too high a concentration of asphaltic materials, too low a rate of graphitic evolution of current and potential asphaltic materials, too great a chemical vulnerability of current and potential humic and asphaltic materials, and a rate of exothenicity of the carbonization reactions which, as a result of the massive intervention of gas reactions with water during the primary carbonization,

   may be significantly lower for these types of coals than for the coal or the mixture of coals which industrially provides the standard coke.



   We can see from this overview and from the concepts set out in this descriptive document that the most graphitically evolved flamingo coals and the less graphitically evolved 3/4 fat coals together lend themselves to the constitution of the mixture which produces industrially the standard coke.

   But this is no longer the case for flaming coals less evolved graphitically (flaming gras are similar to dry flamingos and flaming dry ones) and lean more evolved coals graphitically approaching anthracite (1/2 fat, 1/4 fat) and the anthracite
The constitution of the mixture which industrially provides the standard co-ke from non-self-coking coals is carried out according to the present invention by adding carbonaceous substances other than fossil coals and deriving or not from fossil coals and the dosage of which in the mixture is determined by the data of the process according to the present invention.



     Three kinds of carbonaceous substances are to be considered:
1) substances with a high concentration of graphitic seeds, including charcoal, semi-coke, coke, with an appropriate fineness of grinding.



   2) substances with a high concentration of humic matter, including lignites, shiny lignites, durains of different types of coals, certain products of the partial oxidation of coals and lignites, oxygenated extracts of different types of coals.



   3) substances with a high concentration of asphaltic materials, among which may be mentioned, natural asphalts with a high level of polycyclic aromatic structure, vitrains of different types of charcoal, non-oxygenated extracts of different types of charcoal, certain carbon products. partial or total hydrogenation of coals or lignites and their derivatives, petroleum pitches.



   In addition, certain substances containing mixtures of humic and asphaltic materials can be considered. Among these materials, mention may be made of low- and high-temperature carbonization tar pitches, clairains of various types of carbon, partially oxidized asphalt.

   The study of these substances and their ability to intervene in the constitution, from non-self-coking coals,

  <Desc / Clms Page number 31>

 of the mixture industrially producing the standard coke, is carried out according to the data resulting from the process according to the present invention, for example, by application of the data provided by the carbonization "in vitro" of a mixture of the carbonaceous material with a carbon of coking properties already studied according to the present invention,
Some of these carbonaceous substances, alone or mixed, will only be suitable after having undergone a treatment to increase thermal and chemical stability, inter alia by heating in 1-shelter of Air, at an appropriate temperature, for example, between 300 and 4000 C,

   possibly in the presence of pressurized water vapor for a longer or shorter time
The control of the graphitic evolution of the asphaltic substances and of the increase in the thermal and chemical stability of the humic and asphaltic substances subjected to this treatment is carried out, according to the process according to the present invention, for example, by data provided by the "in vitro" carbonization of a mixture of the carbonaceous material with a charcoal of coking properties already studied according to the present invention.



   Thus, the re-use of an asphalt which is insufficiently thermally and chemically stable leads to an insufficient height of the methane tip of the carbonization profile for the unit asphaltic material value of the mixture: Example mixture of 30.5% carbon from an intermediate type between flambant sec and flambant gras; 52.0% of lean type coal, 17.5% asphalt with low rate of polycyclic aromatic development. Unit semi-coke value = 707.49 kg Unit humic carbon value = 169.82 kg Unit asphaltic material value = 270.27 kg Height of the methane tip of the "in vitro" carbonization prof.il = 1300 cm3.



   The mixture is self-coking "in vitro" but would come much closer to charcoal types 3, 4 or 5 by the use of a thermally and chemically more stable asphaltic material.



   For carbonization installations such as alumino-silicate cocoa furnaces, gas furnaces with horizontal or inclined chambers, gas furnaces with vertical retorts with intermittent or continuous operation, gas furnaces with horizontal retorts, gas furnaces or coke, the heating methods of which differ in principle from those generally applied in the carbonization industry and, in general, for any given installation of high or low temperature carbonization of coal or mixtures of carbon. coals, the standards of the coal or of the mixture of coals which industrially supplies the standard coke for the installation considered, must be established for each specific case, according to the data of the present invention.



   CLAIMS.

** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.


    

Claims (1)

1 Procédé pour.déterminer la composition de la charge à intro- duire dans une installation de carbonisation-'du charbon pour obtenir dans cette installation.et dans de bonnes conditions d'explitation le même,.coke qu'un coke étalon déjà obtenu dans celle-ci et dans de bonnes conditions d'exploitation, à partir d'un charbon connu ou d'un mélange connu de char- bons carbonisé à l'allure de carbonisation imposée par les quantités de pro- duits à fournir par l'installation en un temps donné, caractérisé en ce qu'on carbonise "in vitro" le charbon connu ou le mélange connu de charbons donnant lieu industriellement au coke étalon, en ce qu'on détermine la com- position élémentaire de ce charbon ou de ce mélange de charbons, en ce qu'on <Desc/Clms Page number 32> carbonise "in vitro" dans les mêmes conditions, 1 Process for determining the composition of the feed to be introduced into a carbonization installation - 'du coal in order to obtain in this installation and under good operating conditions the same coke as a standard coke already obtained in this and under good operating conditions, from a known coal or from a known mixture of carbonized coal at the carbonization rate imposed by the quantities of products to be supplied by the installation in a given time, characterized in that the known charcoal or the known mixture of coals giving rise industrially to the standard coke is carbonized "in vitro", in that the elemental composition of this coal or of this mixture is determined of coals, in that we <Desc / Clms Page number 32> carbonises "in vitro" under the same conditions, un charbon peu évolué.. à forte teneur en oxygène (charbon humique unitaire), en ce qu'on détermine la composition élémentaire de ce charbon, en ce qu'on carbonise "in vitro", dans les mêmes conditions, un asphalte naturel, dur broyable, exempt d'oxygène, dont la courbe de décomposition thermique est appropriée (matière asphaltique unitaire), en ce qu'on détermine la teneur moyenne en oxygène et la valeur moyenne en matières volatiles à 900 C d'un nombre suffisant de semi-cokes obtenus à 600 C (semi-coke unitaire); a little evolved coal .. with a high oxygen content (unit humic coal), in that the elemental composition of this coal is determined, in that a natural asphalt is carbonized "in vitro", under the same conditions, grindable hard, oxygen-free, with an appropriate thermal decomposition curve (unit asphaltic material), in that the average oxygen content and the average volatile matter value at 900 C of a sufficient number of semi -cokes obtained at 600 C (unit semi-coke); , en ce qu'on détermine, à partir de la composition élémentaire et des données de carbonisation in vitro" du charbon connu ou du mélange connu de charbons, ses valeurs charbon humique unitaire, matières asphaltiques unitaires semi-coke unitaire, en ce qu'on exprime les propriétés cokéfiantes du charbon connu ou du mélange connu de charbons à par - tir des données de la carbonisation "in vitro", du chimisme de la carbonifi- cation et des chimisme et mécanisme de la cokéfaction, par le taux global de gonflement et de moussage du semi-coke; , in that one determines, from the elemental composition and in vitro carbonization data "of the known coal or the known mixture of coals, its unit humic carbon values, unit asphaltic materials semi-coke, in that the coking properties of the known charcoal or the known mixture of coals are expressed from the data of "in vitro" carbonization, the chemism of the carbonification and the chemism and mechanism of coking, by the overall rate of swelling and foaming the semi-coke; le taux global de contraction et de fissuration du semi-coke et du coke, le taux global de pression de carboni- sation du charbon connu ou du mélange connu de charbons, le taux global de stabilité de calibre du coke, en ce qu9on détermine, à partir des données de la carbonisation "in vitro", 1'exothermicité des réactions de carbonisation du charbon connu ou du mélange connu de charbons, en ce qu'on carbonise "in vitro" dans les mêmes conditions, chacun des charbons qu9on se propose d9uti- liser dans le nouveau mélange, en ce qu'on détermine la composition élémentai- re de chacun de ces charbons, en ce qu'on détermine pour chacun d'eux les va- leurs charbon humique unitaire, matières asphaltiques unitaires et semi-coke unitaire, the overall rate of contraction and cracking of the semi-coke and of the coke, the overall rate of carbonization pressure of the known coal or of the known mixture of coals, the overall rate of size stability of the coke, as determined, from the data of "in vitro" carbonization, the exothermicity of the carbonization reactions of known coal or of the known mixture of coals, in that one carbonizes "in vitro" under the same conditions, each of the coals proposed to use in the new mixture, in that we determine the elemental composition of each of these coals, in that we determine for each of them the unit humic carbon, unit asphaltic materials and semi- unit coke, comme on 1'a fait pour le charbon connu ou le mélange connu de char- bons, en ce qu'on détérmine les proportions des différents charbons dans le nouveau mélange à partir de leurs valeurs matières asphaltiques unitaires et charbon humique unitaire de manière que les valeurs matières asphaltiques u- nitaires et charbon humique unitaire du nouveau mélange correspondent à ces mêmes valeurs du charbon connu ou du mélange connu de charbons primitif,', 2 Procédé .suivant la revendication 1,caractérisé en. as has been done for known coal or the known mixture of coals, in that the proportions of the various coals in the new mixture are determined from their unit asphaltic material and unit humic carbon values so that the unit asphaltic material and unit humic carbon values of the new mixture correspond to these same values of the known coal or of the known mixture of primitive coals, ', 2. Following method of claim 1, characterized in. ce qu'on carbonise "in vitro", dans les mêmes conditions, le nouveau mélange détermi- né de la façon qui vient d'être indiquée, en ce qu'on vérifie si les caracté- ristiques du nouveau mélange correspondent à celles du charbon ou mélange de charbons primitif, en ce que, dans le cas où la concordance des caractéris- tiques du nouveau mélange et du mélange primitif n'existe pas de manière .sa- tisfaisante, on corrige le nouveau mélange suivant les indications fournies par les résultats de sa carbonisation "in vitro". that the new mixture, determined in the manner which has just been indicated, is carbonized "in vitro", under the same conditions, in that it is checked whether the characteristics of the new mixture correspond to those of the charcoal or mixture of primitive coals, in that, in the case where the agreement of the characteristics of the new mixture and of the original mixture does not exist in a satisfactory manner, the new mixture is corrected according to the indications given by the results. of its "in vitro" carbonization. 3. - Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, dans le cas où au moins un des charbons destinés à constituer le nouveau mélange est un charbon non-auto-cokéfiant, caractérisé en ce qu'on corrige les écarts entre les résultats de la carbonisation "in vitro" du nouveau mé- lange déterminé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2 et les ré- sultats de la carbonisation "in vitro" du charbon connu ou du mélange connu de charbons, par l'introduction dans le nouveau mélange de substances carbo- nées autres que les charbons fossileso 4 Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'on soumet les substances carbonées de caractér humique et ou de carac- tère asphaltique à un traitement thermique en présence de vapeur d'eau en vue d'augmenter leurs stabilités thermique et chimique, 3. - Method according to either of claims 1 and 2, in the case where at least one of the coals intended to constitute the new mixture is a non-self-coking coal, characterized in that the corrects differences between the results of the "in vitro" carbonization of the new mixture determined according to claim 1 or 2 and the results of the "in vitro" carbonization of known coal or of the known mixture of coals, by the introduction into the new mixture of carbonaceous substances other than fossil coals 4. Method according to claim 3, characterized in that the carbonaceous substances of humic character and / or of asphaltic character are subjected to a heat treatment in the presence of water vapor in order to increase their thermal and chemical stability, en ce qu'on assure le contrôle de ce traitement par carbonisation "in vitro", en ce qu'on dé- termine le dosage-dans le nouveau mélange, d'une ou de plusieurs'substances carbonées autres que les charbons fossiles, par les indications de la carbo- nisation "in vitro' du mélange d'oientationo 5. in that we ensure the control of this treatment by carbonization "in vitro", in that we determine the dosage in the new mixture, of one or more carbonaceous substances other than fossil coals, by the indications for the "in vitro" carbonization of the orientation mixture 5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'on effectue la carbonisation "in vitro" des substances humiques et/ou asphal- tiques en mélange avec un charbon dont on apréalablement déterminé les carac- téristiques par le procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 20 <Desc/Clms Page number 33> 60 - Procédé de détermination de la compostion d'un charbon, caractérisé en ce qu'on effectue la carbonisation "in vitro" de ce char- bon, en ce qu'on détermine la composition élémentaire de ce charbon, en ce qu'on carbonise "in vitro" un charbon peu évolué, à forte teneur en oxygè- ne (charbon humique unitaire), en ce qu'on détermine la composition élé- mentaire de ce-charbon, en ce qu'on carbonise "in vitro" dans les mêmes con- ditions un asphalte naturel, dur, broyable, exempt d'oxygène, Process according to Claim 4, characterized in that the "in vitro" carbonization of the humic and / or asphaltic substances is carried out in admixture with a charcoal, the characteristics of which are subsequently determined by the process according to one or the other. 'other of claims 1 and 20 <Desc / Clms Page number 33> 60 - Process for determining the composition of a charcoal, characterized in that the carbonization is carried out "in vitro" of this charcoal, in that the elemental composition of this charcoal is determined, in that carbonizes "in vitro" a little evolved carbon, with a high oxygen content (unit humic carbon), in that the elementary composition of this carbon is determined, in that it is carbonized "in vitro" in the same conditions a natural asphalt, hard, crushable, free of oxygen, dont la cour- be de décomposition thermique est appropriée (matière asphaltique unitaire) en ce qu'on détermine la teneur moyenne en oxygène et la valeur moyenne en matières volatiles à 900 C d'un nombre suffisant de semi-cokes obtenus à 600 C (semi-coke unitaire) et en ce quon exprime la composition du charbon étudié en valeur charbon humique unitaire, en valeur matières asphaltiques unitaries eten valeur semi-cok unitaire. whose thermal decomposition curve is appropriate (unit asphaltic material) in that the average oxygen content and the average volatile matter value at 900 C of a sufficient number of semi-cokes obtained at 600 C ( unit semi-coke) and in that the composition of the coal studied is expressed in unit humic coal value, in unit asphaltic material value and in unit semi-cok value. 70 - Procédé dé détermination des propriétés cokéfiantes d'un charbon à employer dans un domaine quelconque d'utilisation du charbon où les propriétés cokéfiantes spécifiques.de ce dernier.déterminent partielle- ment ou totalement le taux d'efficience de son utilisation, caractérisé en ce quon effectue la carbonisation "in vitro" du charbon connu ou du mélange connu de charbons, : 70 - Method for determining the coking properties of a charcoal to be used in any field of coal use where the specific coking properties of the latter partially or totally determine the efficiency rate of its use, characterized in what is carried out in the "in vitro" carbonization of known coal or of the known mixture of coals,: 'qui donne entière satisfaction dans le-domaine d'utilisa- tion envisagé, en ee qu'on-déterminé, à partir des données de cette carboni- sation "in vitro" et à partir des données du chimisme de la carbonification, et de celles des chimisme et mécanisme de la cokéfaction, le taux global de gonflement et de moussage du sem-coke, le taux global de contraction et de fissuration du semi-coke et du coke, le taux global de pression de carbo- nisation du charbon connu ou du mélange connu de charbons, le taux global de stabilité de calibre dû coke, l'exothermicité des réactions de carbônisa- tion du charbon connu ou du-mélange connu de charbon, en ce qu'on effectue la carbonisation "in vitro" du charbon dont on veut déterminer les propriétés cokéfiantes, 'which gives complete satisfaction in the field of use envisaged, in that it has been determined, from the data of this carbonization "in vitro" and from the data of the chemistry of the carbonification, and of those of the chemistry and mechanism of coking, the overall rate of swelling and foaming of sem-coke, the overall rate of contraction and cracking of semicoke and coke, the global rate of carbonization pressure of known coal or of the known mixture of coals, the overall rate of coke-grade stability, the exothermicity of the carbonization reactions of the known coal or of the known mixture of coal, in that the "in vitro" carbonization of the carbon is carried out. coal whose coking properties are to be determined, en ce qu'on exprime les propriétés cokéfiantes de ce charbon - comme on l'a fait pour le charbon connu ou le mélange connu de charbons et en ce qu'on compare les propriétés cokéfiantes du charbon étudié à celles du charbon connu ou du mélange connu de charbons. in that the coking properties of this coal are expressed - as was done for the known coal or the known mixture of coals and in that the coking properties of the coal studied are compared with those of the known coal or of the mixture known coals. 8 Procédés tels que décrits ci-dessus. en annexe4 dessins. 8 Processes as described above. in appendix 4 drawings.
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