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BERGWERKSVERBAND zur Verwertung von Schutzrechten der Kohlentechnik, G.m.b.H., résidant à DORTMUND-EVING (Allem agne).
PROCEDE DE PREPARATION DE CHARBON DE TRES GRANDE PURETE.
La présente invention concerne un procédé de préparation d'un charbon de très grande pureté par voie humide. On connaît plusieurs procédés qui servent à ce but.
Tous les procédés connus de ce genre ont comme inconvénient com- mun de ne permettre la préparation d'un charbon de très grande pureté, ayant des teneurs en cendres notablement inférieures à 0,5 %, qu'avec un débit très faible et un rendement économique réduit correspondant.
Cet inconvénient est également le propre de la flottation avec traitement répété des concentrés éventuellement broyés dans l'intervalle, dont on fait usage dans ce but.
La présente invention permet de préparer des concentrés de char- bon de très grande pureté, dont la teneur en cendres est sensiblement infé- rieure à 0,5 %, d'une manière qui, par comparaison avec les procédés humides avec mesure connus, est plus avantageuse, en particulier, du point de vue de la production.
Le nouveau procédé est basé sur le fait que les constituants de très grande pureté qu'il s'agit d'isoler dans le charbon à traiter, à sa- voir les constituants formés par de la vitrite pure, et éventuellement aussi les clarites pauvres en spores, ont une solidité mécanique sensiblement plus faible que les constituants du charbon qui sont plus riches en cendres, c'est- à-dire les constituants minéraux et ceux qui sont chargés d'impuretés du fait d'imprégnations.
On met cette distinction à profit, selon le principe de la pré- sente invention, par le fait que l'on classe le charbon à traiter, à savoir des fines déjà broyées suivant les lois de la décomposition sélective-, mais de préférence un charbon approprié venant directement de la veine, à savoir un charbon en morceaux,ce classement se faisant après un broyage correspon-
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dant, et suivant un classement correspondant, à la suite de quoi on soumet les fines provenant de ce classement à me flottation, puis on classe les concentrés de cette flottation préalable suivant une plus petite échelle de classement, puis on attaque davantage le refus de ce classement et on le soumet en même temps que ce qui passe à travers les appareils servant à ce classement, ou bien indépendamment,
à une flottation postérieure unique ou répétée plusieurs fois.
Dans ce procédé, on sépare donc, par voie purement mécanique, d'une part, la part formée de gros grains des classes obtenues avant la flottation préalable, et, d'autre part, le refus du classement suivant, c'est-à-dire les constituants qui contiennent en premier lieu les grains plus résistants et imprégnés du point de vue minéral, et on ne soumet jamais que le produit le plus fin, qui contient les constituants les plus purs, à la flottation qu'on répète éventuellement plusieurs fois.
Le broyage préalable dans le cas de l'utilisation de charbons tout venant comme matière première se fait d'une manière avantageuse, non pas jusqu'à la grosseur de grain nécessaire à la flottation, grosseur qui, dans le cas du charbon, est, en général, d'environ 0,75 mm, mais, au contrai- re, par un réglage correspondant du dispositif utilisé pour le broyage sur une grosseur de grain sensiblement plus grossière, de sorte que les consti- tuants plus durs et plus riches en cendres restent plus gros que les parti- cules plus cassantes, qui se brisent plus facilement, plus pauvres en cendres, constituées principalement par de la vitrite, et surtout la masse des stéri- les,
tandis que les constituants obtenus qui sont formés de bandes riches en durite et en spores et les particules minéralisées sont éliminés par le premier classement ou se déposent immédiatement pendant la flottation préala- ble, lorsqu'ils parviennent jusqu'à cette flottation.
Dans la flottation préalable, on opère avec avantage de façon que, par réglage de la limite de flottation à 0,75 mm environ ou bien, le cas échéant, à 1 mm, on obtienne, indépendamment de la grosseur du grain du produit amené à la flottation préalable, une séparation nette en les par- ticules de très grande pureté soulevées dans le concentré, et en le grain impur à rejeter.,.- tandis que l'onpeut dès l'abord rejeter le refus du broyage préalable, qui est'au-dessus de la limite de flottation choisie et qui con- tient la majeure partie des cendres, ou, au contraire, pour éviter des pertes trop élevées en charbon pur dans le refus, on soumet le refus à un broyage en circuit fermé avec séparation continue des grains d'une grosseur supérieu- re à une grosseur reconnue comme avantageuse, par exemple une grosseur de 3 mm.
On broyé encore davantage les grains d'une grosseur entre 1 et 3 mm et on soumet à la flottation la fraction inférieure à 1 mm obtenue.
Le broyage des grains intermédiaires peut se faire séparément par broyage sélectif, et on place la limite entre le refus à rejeter et le produit fin à soumettre à la flottation de plus en plus bas chaque fois qu'on répète le broyage.
Le broyage doit, par principe, se faire de telle sorte qu'on obtienne une répartition aussi régulière que possible des grains avec obten- tion d'une faible quantité de grains très fins et une forte proportion de grains relativement gros de la consistance d'une semoule.
La séparation, par flottation, des impuretés d'avec le produit constituant le résultat de ce broyage s'accomplit d'une manière très favora- ble, parce que la séparation sélective est particulièrement facile, à cause du poids plus élevé des constituants plus durs, plus grossiers et moins aptes à flotter.
Il est avantageux d'utiliser pour cela des agents de flottation à action relativement faible, dont l'utilisation permet de soumettre plus facilement à une épuration consécutive les concentrés chargés de mousse qu'on obtient.
Lorsque c'est nécessaire, on peut soumettre à une ou plusieurs flottations consécutives les produits concentrés de la flottation préalable.
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Ils représentent un produit en général d'un grain relativement grossier, avec une teneur en cendres de l'ordre ce 0,8 à 1%, qui contient, en dehors de particules très pures dans les grains les plus fins, le plus souvent en- core des matières minérales d'une extrême finesse et très dispersées et des débris très fins, plus riches en cendres, de fusite, et, en outre, en de- hors de ces porteurs réguliers de cendres, des particules plus grossières riches en vitrite qui sont entrelacées de particules contenant des cendres ou imprégnées de minéraux.
L'attaque et le classement consécutif de ce produit concentré doit atteindre une grosseur de grains d'au moins 100 microns, et si possi- ble une limite encore plus basse, qui dépend, bien entendu, des caractéris- tiques de la matière première constituée par le charbon utilisé, mais, d'au- tre part, cette limite ne doit pas aller jusqu'au point que des particules de stériles libérées d'avec les particules de vitrite soient inutilement concassées d'une manière nuisible à la flottation consécutive.
Le broyage intermédiaire peut se faire dans un moulin pulvé- risateur à plateaux, dans des appareils de mouture ou des appareils analo- gues. A ce broyage intermédiaire fait suite un classement qui sert à l'é- .imination du refus supérieur par exemple à 100 microns qui, dans ce cas, est de nouveau plus riche en cendres, classement qui, selon une caractéris- tique particulière de l'invention, se fait, d'une manière nouvelle, au moyen de centrifugeuses de tamisage comprenant des tamis à fentes, à rainures ou à trous d'un calibre fin correspondant, avec addition de quantités d'eau' abondantes. Cela est avantageux surtout lorsque le produit le plus fin sépa- ré dans cette opération est soumis immédiatement à la flottation consécuti- ve qui, par suite de la finesse des particules, doit se faire avec une teneur faible seulement du trouble en matières solides.
Le refus qui subsiste dans la centrifugeuse peut être ramené en circuit fermé au broyeur ou bien être ramené dans l'appareil de flotta- tion préalable, il peut aussi être éliminé en totalité. On le soumet de préférence à une'flottation consécutive, parce qu'en général il contient encore une proportion de particules grossières de vitrite, dégagées par le broyage, qui justifie cette flottation préalable.
Suivant une autre forme d'exécution du nouveau procédé, le trai- tement par centrifugeuse peut être effectué avant le broyage, c'est-à-dire immédiatement après la première flottation, à la suite de quoi on introduit dans le broyeur uniquement le concentré grossier de la centrifugeuse. Cela présente par rapport à la première forme d'exécution l'avantage que le broyeur n'est pas obligé de livrer passage à la totalité du grain le plus fin et de l'eau contenue dans la mousse, ce broyeur n'étant obligé d'absorber que les grains relativement gros, et cela à un état fortement épaissi, et par consé- quent d'une manière plus favorable en général au mode de fonctionnement du broyeur.
Les forces centrifuges qui se produisent au cours du centrifugea- ge détruisent également, dans une forte mesure, la mousse de flottation.
Dans le cas décrit en dernier lieu, on soumet les grains rela- tivement gros de la centrifugeuse au broyage de grande finesse, et on intro- duit le produit broyé, soit en vue de la séparation des impuretés dégagées, dans la même installation de flottation ou encore dans une installation de flottation qui ne traite que ce produit, ou bien on le ramène aussi éventuel- lement à la centrifugeuse de classification.
Il peut également être avantageux de soumettre à une classifi- cation ou à un classement postérieur, dans une centrifugeuse spéciale, les produits broyés après coup, afin d'éviter une mouture très fine et désavan- tageuse des impuretés en circuit fermé. On rejette les gros grains de cette centrifugeuse ou bien ou les réintroduit dans la flottation préalable.
Enfin, les produits précieux de qualité broyée à un degré de très grande finesse sont soumis à une flottation finale, également avec ré- pérition plusieurs fois des concentrations, et on obtient des concentrés avec
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des teneurs en cendres de l'ordre de grandeur de 0,3 % et moins, comme il n'a pas été possible jusqu'à présent df les préparer par voie purement mécanique.
Pendant le traitement individuel par flottation, on règle avec avantage le pH sur les valeurs les plus favorables telles qu'elles ont été déterminées <
Les produits de la flottation postérieure constituent un concen- trétrès pauvre en cendres,qui ne contient en général que 1a. 3 % de cen- dres, et qu'on dirige vers un emploi approprié.
Tous les produits fournis par le procédé et qui contiennent du charbon, sont soumis avec avantage, dans une centrifugeuse, à une séparation en stériles purs et en charbon commercial, par un traitement à l'aide de substances contenant des huiles, en vue de l'inversion des phases et d'une dispersion simultanée dans l'eau, ainsi que par une séparation consécutive d'avec le charbon de l'agent de dispersion qui contient les stériles fins.
Pour préparer des produits ayant des propriétés qui conviennent spécialement à des applications déterminées, on produit, séparément, suivant une autre caractéristique du nouveau procédé, des constituants qui acquièrent par leur mélange des propriétés de ce genre, par exemple des concentrés à par- tir de charbons cokéfiables, et on les mélange ensuite, la réunion des cons- tituants se faisant avec avantage encore avant l'élimination de l'eau, et le mélange étant soumis en commun à une filtration ou bien, d'une façon plus avantageuse, à une centrifugation, ce qui fournit un mélange particulièrement intime.
Mais il est également possible, par exemple, de préparer un mé- lange correspondant des variétés de charbon intéressantes et de le soumet- tre comme tel à la préparation selon le nouveau procédé.
Il peut alors être avantageux, en particulier lorsqu'il y a risque de décomposition du mélange en ces constituants, de soumettre tout dabord les constituants à la flottation préalable et de les réunir au cours du broyage intermédiaire, de telle sorte que la flottation ultérieure, au cours de laquelle il n'y a plus de risques de séparation notable du mélange en ses constituants, se fait en commun. Pratiquement, cela ne nécessite pas un agrandissement de l'installation de flottation, étant donné que le débit de la flottation nécessite de toute façon un nombre déterminé de cellules.
Pour conférer aux concentrés préparés, pour leur application, par exemple par cokéfaction ou distillation lente à basse température, des propriétés particulières recherchées, on peut leur ajouter des hydrocarbures, comme des brais, des huiles,du goudron ou des produits analogues. Ceci se fait d'une manière avantageuse également par un traitement de contrainte au moyen d'un dispositif approprié à l'aide duquel on soumet le produit à des pressions, des dépressions ou à la fois des pressions et des dépressions et dont le résultat consiste en un refoulement de la gaine d'eau qui se trouve à la surface des particules de charbon et son remplacement par les hydrocar- bures avec liaison étroite de ces derniers avec ladite particule.
Les parti cules ainsi rendues hydrophobes se prêtent très bien à la déshydratation sur des centrifugeuses de tamisage, sans que des particules de charbon par- viennent dans l'eau de filtration avec laquelle il part même des particules de stériles éventuellement dispersées dans l'eau, d'une manière qui améliore' encore davantage le degré d'élimination des cendres.
Un charbon d'une très grande pureté ainsi chargé de brais est remarquablement apte à la cokéfaction, même quand le charbon n'est pas coké- fiable par lui-même.
Il peut être avantageux, à cet égard, de procéder à un brique- tage, précédent la cokéfaction, et très facile à exécuter dans le cas de con- centrés de charbon traités des façons les plus différentes par des hydrocar- bures, parce que ces concentrés se laissent comprimer sans séchage préalable en briquettes très solides qui fournissent lors de la cokéfaction des corps
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très homogènes ayant des propriétés remarquables.
Ci-après, va être donné un exemple numérique des résultats fournis qu'on peut atteindre avec le nouveau procédé.
EXEMPLE.
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Proportion <SEP> en <SEP> % <SEP> Teneur <SEP> en <SEP> cendres.
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Charbon <SEP> utilisé <SEP> 100 <SEP> 8,5
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<tb> Refus <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 3 <SEP> mm <SEP> 3 <SEP> 50 <SEP> déchets
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<tb> Refus <SEP> 3 <SEP> - <SEP> 1 <SEP> mm <SEP> 5 <SEP> 20 <SEP> broyage
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<tb> postérieur
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<tb> Fines <SEP> les <SEP> plus <SEP> fines <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 0 <SEP> mm <SEP> 92 <SEP> 6,5
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<tb> Produit <SEP> soumis <SEP> à <SEP> la <SEP> flottation <SEP> 1-Omm <SEP> 97 <SEP> 7,2
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<tb> Charbon <SEP> de <SEP> haute <SEP> qualité <SEP> 74 <SEP> 0,
8 <SEP> broyage
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<tb> très <SEP> fin
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<tb> Produits <SEP> évacués <SEP> 1 <SEP> 23 <SEP> 28 <SEP> inversion
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<tb> des <SEP> phases
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<tb> Charbon <SEP> de <SEP> très <SEP> grande <SEP> pureté <SEP> 52 <SEP> 0,3
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<tb> Produits <SEP> évacués <SEP> II <SEP> 22 <SEP> 2 <SEP> éventuellement
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<tb> 2ème <SEP> concentré
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<tb> Total <SEP> des <SEP> produits <SEP> évacués <SEP> 1 <SEP> + <SEP> 245 <SEP> 15,
2 <SEP> inversion
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<tb> de <SEP> phase
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<tb> Charbon <SEP> à <SEP> l'huile <SEP> 40 <SEP> 7
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<tb> Stériles <SEP> purs <SEP> 5 <SEP> 8l
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Les formes d'exécution ci-dessus décrites du nouveau procédé ne constituent que des exemples qui font ressortir le grand nombre des possibilités qu'il offre.
REVENDICATIONS.
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1. - Procédé de préparation par voie humide d'un charbon de très grande pureté et à très faible teneur en cendres, par flottation répé- tée, caractérisé en ce qu'on broie un charbon, servant de matière première, d'une manière sélective d'après la résistance mécanique différente de ses constituants pétrographiques, qu'ensuite on le classe d'après une échelle correspondante et qu'on le soumet produit fin de ce classement à une flotta- tion préalable, qu'ensuite on classe les concentrés de cette flottation préa- lable suivant une gamme plus faible de classement, qu'on attaque davantage le refus de cette classification et qu'on le soumet en même temps que les grains qui ont traversé les appareils servant à cette classification, ou bien séparément, à une flottation postérieure unique ou répétée.