<Desc/Clms Page number 1>
Pour obtenir du charbon en morceaux à partir de charbon finement granuleuse en transforme habituellement celui-ci en briquettes ou agglomérés. Par briquettes ou agglomérés,on entend des pièces de forme constituées
<Desc/Clms Page number 2>
par du charbon granuleux noyé dans une masse de liant.
L'invention a pour objet un procédé de fabrication de charbon en morceaux qui, contrairement aux agglomérés, sont obtenus sans addition de liant.
On a déjà proposé et essayé des procédés de transformation du charbon granuleux en charbon en morceaux sans addition de liant, mais ces procédés n'ont eu aucune application pratique dans la grande industrie. On a par exemple proposé de porter, sans aucun changement de forme préalable, une matière à traiter composée d'une ou plusieurs sortes de charbon granuleux à une température où elle se lie sous pression.
On opère alors en chauffant préalablement la matière à traiter avant de l'introduire dans la presse et on effectue ce chauffage préalable jusqu'au point de ramollissement de la matière à traiter ou au-dessus de ce point, ou même seulement jusqu'à une température voisine mais plus ou moins au-dessous de ce point de ramollissement., Un pré-chauffage de la matière à traiter au-dessus du point de ramollissement permet il est vrai théoriquement de la comprimer sous de faibles pressions telles que 250 à 300 kg/cm , mais ne réussit pas du fait qu'il se produit une forte formation de goudron et qu'ainsi le transport de la matière, devenue collante, est rendu pratiquement impossible.
D'autre part, si comme dans les procédés connus on ne chauffe le charbon qu'au-dessous du point de ra- mollissement, des pressions d'environ 2.000 à 4.000 kg/ cm2 ou davantage sont nécessaires du fait qu'on utilise trop peu la capacité de liaison et qu'on doit principale.ment faire appel à l'adhésion. Dans les procédés connus, la matière à traiter est amenée par exemple au canal de formage d'une boudineuse et le travail de compression en-
<Desc/Clms Page number 3>
gendre l'élévation de température encore nécessaire après le chauffage préalable et assure la liaison de la matière à traiter. Il est alors nécessaire de refroidir sous pression les pièces de forme dans -un moule de refroidissement spécial.
A cause en particulier du efroidissement sous pression toujours nécessairenon seulement ce procédé connu est compliquéemais comme les autres procédés connus,il présente,aussi l'inconvénient que le produit en morceaux obtenus est, suivant la composition de la matière traitéetrop mou et souvent aussi trop cassant et de trop mauvaise apparence.Dans les procédés connus, l'opération de chauffage de la matière à traiter et l'opération de compression ne sont pas réglées l'une en fonction de l'autre de telle sorte qu'en partant de n'importe quel charbonmélange de charbons mélange de charbons et de coke ou decharbons et de semi-coke avec des grains de finesse quelconqueon puisse fabriquer des pièces solides,non cassantes et ne se désagrégeant pas en magasin., L'invention a pour but d'obtenir un tel résultat.
L'invention a pour objet un procédé de mise en morceaux sans liant de charbons,mélanges de charbons mélanges de charbons et de coke ou mélanges de charbon et de semi-coke dans lequel on soumet cette matière première préalablement,chauffée àune opération de pressage et on la lie sous l'effet de la température de compression et de la pression de façon à former des morceaux.
Selon l'invention, on chauffe préalablement la matière première jusqu'au début de la décomposition bitumineuse et, dans l'opération de pressageon élève brusquement la température de la matière traitée au-dessus du point de ramollissement jusque dans la zone de température de plasticité optimum et l'on fait fusionner ainsi la ma-
<Desc/Clms Page number 4>
tière pour la transformer en pièces de forme. Le début de la décomposition bitumineuse se situe, suivant la composition de la matière première, dans la zone de tem- pérature comprise entre 350 et 380 C environ et atteint la décomposition correspondante des produits huileux, mais cependant pas encore la formation'de goudron pro- prement dite.
On opère de préférence le préchauffage en deux phases, la première jusqu'à une température d'environ .
300 C d'autant plus lentement que le degré de carbonisa- tion est plus faible et que la teneur en oxygène de la matière première est plus élevée, afin que les vapeurs des gaz libérés par le chauffage (essentiellement H 0 et @ CO2) se dégagent autant;que possible et ne gênent pas le chauffage et le processus de transformation ultérieurs.
Dans la phase suivante, où l'on chauffe depuis environ 300 C jusqu'à la décomposition bitumineuse, on doit au contraire opérer d'autant plus vite que le degré de car- bonisation augmente, afin d'éviter la naissance de gaz hydrocarbonés et d'élever en même temps suffisamment le point de décomposition bitumineuseo Ces dernières mesu- res sont avantageuses, car habituellement, lorsque le degré de carbonisation augmente, le point de décomposi- tion bitumineuse et le point de ramollissement différent de plus en plus.
Le point de ramollissement est en géné ral compris entre 370 et 420 C environo
Dans le cas de charbons à degré de carbonisation relativement faible, il peut être nécessaire d'élever artificiellement le point de ramollissement qui dans cer- tains cas coïncide presque avec le point de décomposition bitumineuse.
Cela peut être obtenu par addition de char- bons à degré de carbonisation élevée ou de coke ou semi- coke menu, ou par chauffage au moyen de gaz contenant de
<Desc/Clms Page number 5>
l'oxygène.Ces opérations doivent cependant toujours être exécutées, selon l'invention, en tenant compte des points de décomposition bitumineuse et de ramollissement ? que l'on peut déterminer facilement au laboratoire; de cette manièreon peut établir entre le point de décomposition bitumineuse et le point de ramollissement une dif- férence de température de 25 à 35 C par exemplequ'il est facile de maintenir en fonctionnement et qui est particulièrement avantageuse pour le procédé de l'invention du fait qu'elle permet de l'exécuter facilement.
Les avantagea obtenus selon l'invention résident principalement dans le fait qu,e d'arrès le procédé indi- qué, quelle que soit la composition de la matière première constituée qur n'importa quel charbon mélange de char-' bons mélange de charbons et de coke ou mélange de char... bons et de semi-coke,,on peut toujours obtenir des pièces solides et satisfaisant à toutes les conditions exigées.
Il est surprenant qu'il ne s'agisse pas, comme on 1. la cru jusqu'ici;, de chauffer la matière première à la températu- re de ramoll-issement ou au-dessous et de la façonner ensuite sous pression mais, à partir ci 2'1.1.1119 température suffisamment élevéeencore inférieure cependant à la température de ramollissoment, à savoir la température où commence la décomposition bitumineuse , tout en augmentant rapidement et brusquement la pression,,
et autant que possible au moyen de cette sustentation de pression (travail de compression), d'élever brusquement la température de la matière,jusqu'à l'intérieur de la pièce à former, à la température de plasticité optimummais pas plus haut. La température de plasticité optimum est située, selon la composition de la matière traitée20 à 8000 au-dessus de la température de ramollissement et peut être facilement déterminée par l'expérience. Par l'éléva-
<Desc/Clms Page number 6>
tion de température brusque mais limitée et l'augmentation simultanée de la'pression, la structure moléculaire est vraisemblablement détruite,
comme par une fusion, pour se reconstituer immédiatement dans la pièce reformée dans la presse. Les pièces fabriquées selon l'invention ont une structure homogène semblable à celle que l'on obtiendrait par coulée. On ne retrouve pratiquement pas la structure habituelle d'un charbon finement granuleux, non modifié dans le processus de fabrication, noyé dans un liante Il n'est plus nécessaire d'ajouter un liant étranger, bien qu'évidemment une addition de liant approprié ne soit pas nuisible. Un avantage particulier de 1'invention est qu'on peut se contenter d'une pression inférieure à 1000 kg/cm2 en général, et au maximum de 1500 kg/cm .
Le réglage de la température du point de ramollissement par rapport à la température de décomposition bitumineuse, qu'un peut effectuer par exemple par oxydation de la matière première et qui est recommandé selon l'invention, a aussi pour but d'éviter que le travail de compression nécessaire pour atteindre la température de plasticité optimum ne soit trop grand. Pour l'oxydation de la matière première, on peut par exemple sécher et dégazer préalablement la matière première au moyen de gaz contenant de l'oxygène et élever ainsi le point de ramollissement. On peut aussi dans le même but chauffer, sécher et dégazer la matière première, dans des sécheurs à tambour par exemple, d'abord dans un courant direct de gaz contenant de l'oxygène puis dans un contre-courant aveo addition de vapeur.
Pour adapter l'élévation de température nécessaire à la matière traitée, en règle avantageusement le tra- vail de compression par le choix des dimensions de la
<Desc/Clms Page number 7>
chambre de compression ou du degré de remplissage de celle-ci avec la matière traitée, de la longueur de la course de compression, de la vitesse de compression et, lorsqu'on utilise une presse à briquettes du type boudineuse, par le choix de la longueur du canal boudineur,
Naturellement , on peut aussi fournir à la matière première de la chaleur extérieure pendant la compression, par exemple par un chauffage extérieur.
Après la mise en morceaux, c'est-à-dire après qu'on a atteint par compression la température de plasticité optimum et formé les morceaux, il peut être avantageux, suivant la composition de la matière traitée, de refroidir sous pression les morceaux formés et cela jusqu'à.
ce qu'il n'y ait plus de formation de gaz dans les morceaux, de façon à conserver la solidité obtenue pour ces morceaux par la compression,
Le procédé selon l'invention peut être facilement mis en oeuvre dans une presse à briquettes quelconque connue, par exemple dans une presse à cylindres, une presse à cylindres annulaires ou une boudineuse, Dans le cas d'une boudineuse, après le préchauffage, on peut effectuer le deuxième chauffage de la matière traitée jusque une température située dans la zone de ramollissement sous une pression croissante dans le canal boudineur, et cela en utilisant la chaleur de compression engendrée par le frottement interne et le frottement extérieur,
qui par exemple pour une pression d'environ 400 à 800 kg/cm2 dans un canal boudineur à section constante de 30 mm de diamètre produit une élévation de température de 40 à 60 C envi- ron de la matière traitée.
Cette chaleur de compression est directement proportionnelle à la pression, non seulement avec les
<Desc/Clms Page number 8>
boudineuses, mais pratiquement avec toutes les presses utilisables, et peut être réglée en règlant cette pres- sion. Le réglage de la pression en vue du réglage de la température peut être effectué dans d'étroites limites; par exemple, dans le cas d'une boudineuse, le plus simple est de donner au canal boudineur une longueur appropriée.
On peut obtenir au besoin une élévation de pression plus forte jusqu'à environ 1000 et, au maximum, 1500 kg/cm , et ainsi une élévation supplémentaire de 30 à 50 C de la température de la matière traitée, en disposant une bosse dans le canal boudineur. Il va de soi qu'on peut aussi utiliser d'une manière correspondante des presses à cylindres, des presses à cylindres annulaires ou autres presses semblables, et adapter celles-ci au procédé de l'invention par réglage du degré de remplissage,
Des exemples sont donnés ci-après pour des sortes de charbon particulières,
1 - Pour des charbons peu carbonisés avec une teneur élevée correspondante en constituants volatils, dont le numéro de code,
dans le système de classification international des charbons établi par le Comité du Charbon du Bureau Economique Européen à Genève en Juillet 1952, a pour premier chiffre 5 ou un chiffre plus élevé (charbons à gaz et charbons flambants), on adoptera avantageusement une durée de 3 minutes environ pour le préchauffage du char- bon sec jusqu'à 300 0 environ, de 2 minutes environ pour le chauffage jusqu'à la température de décomposition bitu- mineuse, une pression de 600 à 800 kg/cm2 avec élévation de la température de la matière traitée jusqu'à environ 410 à 420 C et une durée de 3 secondes environ pour le refroidissement de la pièce nouvellement formée avant de la délivrer.
<Desc/Clms Page number 9>
2 - Pour des charbons à degré de carbonisation élevée, dont les numéros de code ont pour premiers chif- fres 2 et 3, ces derniers ayant pour troisième chiffre 2 et en dessous (charbons maigres et charbons de forge), il convient d'adopter une durée de chauffage préalable du charbon sec d'environ 2 minutes, une durée de chauf- fage jusqu'à la décomposition bitumineuse d'environ 1 minute, une pression de 800 à 1000 kg/cm2 avec élévation de la température de la matière traitée jusqu'à environ 425 à 430 C et une durée de refroidissement de 0,25 se- conde environ avant la délivrance de la pièce comprimée.
- Lescharbons qui,en ce qui concerne le degré de car- bonisation et les constituants volatils, sont compris entre les deux extrêmes ci-dessus (numéros de code ayant pour premier chiffre 4 et 3, ces derniers ayant comme troisième chiffre 3 et au-dessus) nécessitent des temps et des pressions intermédiaires entre ceux qui sont don- nés ci-dessus.
La description qui va suivre en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs fera bien comprendre osaient l'invention peut être mise en pratique.
La fig.1 est une vue de profil d'un dispositif destiné à la mise en oeuvre du procédé de l'invention, fonctionnant avec une presse à cylindres annulaires.
La fig.2 est une vue de profil d'un dispositif fonctionnant avec une boudineuse.
La fige 3 est une coupa par la ligne A-B de la fig.2.
Le dispositif représenté sur la fig.1 se compose d'un sécheur à turbine 1 combiné avec une presse à cylin- dres annulaires 2. Au lieu de la presse à cylindres an-
<Desc/Clms Page number 10>
nulaires 2, on pourrait utiliser aussi une presse à cylindres ordinaire. La matière à traiter est introduite dans le sécheur à turbine par l'ouverture de remplissage 3. L'air frais entre dans le sécheur par les orifices 4. La chambre 5 reçoit les disques annulaires et les éléments chauffants, non représentés du sécheur à turbine.
La turbine proprement dite 6 est située au centre du sécheur 1. Dans ce sécheur à turbine 1, non seulement s'effectue le préchauffage de la matière à traiter jusqu'à la température où commence la décomposition bitumineuse, mais aussi, en réglant l'entrée d'air frais, on établit le point de ramollissement de la matière traitée autant que possible conformément à la différence de température indiquée précédemment entre le point de décomposition bitumineuse et le point de ramollissement. La matière préchauffée et séchée quitte le sécheur à turbine 1 par la trémie à charbon sec 7, tandis que les gaz et les vapeurs s'échappent par la sortie de gaz 8 du sécheur 1. Le chargement de la presse à cylindres annulaires 2 est effectué à l'aide du transporteur 9.
Le réglage de la charge de la presse 2 a lieu au moyen du coin de dosage 10, déplaçable au moyen d'un volant 11.
La presse à cylindres annulaires 2 est de construction connue, et elle est supportée par un bâti 12 muni d'un dispositif 13 pour régler la tension initiale du ressort.
La presse et la matière chargée sont adaptées l'une à 1'autre de telle sorte que, pendant le pressage, le travail de compression produise la brusque élévation de tempéra.- ture décrite cikdessus, et ainsi le fusionnement de la matière traitée en morceaux de charbon à structure pratiquement homogèneo
Le procédé de l'invention peut aussi être exéou- té, ainsi que représenté sur la fig.2, au moyen d'un
<Desc/Clms Page number 11>
réchauffeur ou sécheur à tambour'14. Dans ce cas égale- ment, on règle le point de ramollissement éventuellement par dosage de la quantité d'air introduite.
Le sécheur à tambour 14 comporte une ouverture de remplissage 15, par où la matière introduite parvient dans la partie 16 à courant direct 14a du tambour,partie dans laquelle le préchauffage jusqu'à environ ,65 0 est effectué. Dans
EMI11.1
la partie suivante à contre-co'1.1i-ant 14b du tambour a lieu un nouveau chauffage de 65 à 365 C environ. Les gaz ou vapeurs s'échappent par la sortie 16. Le sécheur à tambour est monté à la manière habituelle sur des galets 17 et entraîné par un pignon 18.
La matière chauffée jusqu'à la température de décomposition bitumineuse parvient par le chargeur 19 dans une boudineuse 20, La boudineuse est jumelée, et par ailleurs de construction connue. La. figo 3 montre des détails de la boudineuse 20,et permet de se rendre compte du processus de compression qui est effectué à l'intérieur de la boudineuse au moyen du piston 21 actionné, par l'intermédiaire de la tige de piston 22 et d'une crosse 23, par un mécanisme à manivelle 24 avec volant 25. Un organe réglable 26 sert à régler le travail de compression.La charge est réglable au moyen du volant 27.
Il va de soi que sans sortir du cadre de la présente invention on peut apporter des modifications au mode de réalisation qui vient d'être décrite
EMI11.2
R 1â V R N D T 0 A T 0 N So
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.