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Les charbons dits maigres ou quart-gras, c'est-à-dire ceux dont 1' indice M.V. de matières volatiles (calculé par la méthode AFNOR est au maximum égal à 13% présentent l'avantage de brûler sans émettre de fumées susceptibles d'encrasser les installations de chauffage;: ce qui en fait des combustibles appré- ciés.
Les fines de ces charbons peuvent être agglomérées par des liants appropriés pour donner des agglomérés, mais pour que ceux-ci présentent les mêmes qualités que ces charbons, il faut évidemmentque le liant ne produise pas lui-même, au cours de sa combustion, des fumées qui viendraient dévaloriser le combustible.
Les brais de houille ou de pétrole, les bitumes et les asphaltes qui possèdent des propriétés agglomérantes très avantageuses, ne peuvent donc convenir à la préparation d'agglomérés brûlant sans fumées que si l'on fait subir à ceux- ci un traitement complémentaire plus ou moins compliqué et onéreux, tel que celui décrit dans le brevet belge du demandeur n 512.197 du 16 juin 1952.
Les liants constitués par des corps renfermant une certaine propor- tion d'oxygène et d'hydrogène tels que l'amidon , les alginates, les sulfolignies, les mélasses, la dextrine, les boues d'extraits tannants brûlent, il est vrai, sans produire de fumées tout en permettant d'obtenir des agglomérés d'une résis- tance mécanique tout à fait satisfaisante.
Toutefois, ces liants présentent l'inconvénient capital d'être solu- bles ou peptisables dans l'eau même à la température ambiante, de sorte que les agglomérés préparés avec eux, lorsqu'ils sont soumis aux intempéries perdent rapidement toute cohésion, ce qui les rend inutilisables.
Pour profiter des propriétés avantageuses de ces agglomérants quant à la production de fumées, on est donc conduit à faire subir également à l'agglo- méré obtenu, un traitement complémentaire, destiné ici non pas à en éliminer les constituants fumigènes, mais seulement à le rendre insensible à l'eau tout en conservant sa résistance aux effets mécaniques.
Ce traitement peut consister en une pyrogénation du liant ne laissant subsister dans l'aggloméré que des matières peu solubles dans l'eau, tout en lais- sant subsister les propriétés mécaniques suffisantes pour conserver la résistance mécanique de l'aggloméré.
Néanmoins, si l'on chauffe progressivement un aggloméré dont le liant est constitué par l'un ou l'autre des corps oxygénés ci-dessus mentionnés, jusqu'à ce qu'il ne reste Plus de ce liant qu'un résidu solide peu soluble dans l'eau, une grande partie du liant initial aura été volatilisée. Il en résulte que, pour garder à l'aggloméré une résistance mécanique convenable, il faudra introduire dans le mélange destiné à l'agglomération une quantité importante de liant dont un fort pourcentage sera éliminé en pure perte au cours de la carboni- sation. On constate d'ailleurs qu'une pyrogénation effectuée dans ces conditions, s'accompagne d'une émission abondante de vapeurs,provenant de la décomposition du liant.
En outre, la résistance à l'humidité des agglomérés ainsi traités, bien que supérieure à celle des agglomérés non traités, n'est pas complète.
Enfin, la durée de ce traitement nécessite l'emploi d'un appareillage volumineux par rapport au poids des agglomérés traités.
L'étude systématique de la pyrogénation des liants organiques du type cité ci-dessus, a montré que, de même que pour la pyrogénation des houilles, la nature et la quantité des produits de la pyrogénation variaient avec la tempé- rature finale de pyrogénation et avec la durée totale de celle-ci.
Ces phénomènes, aisément observables sur les liants pyrogénés consi- dérés seuls, se compliquent d'ailleurs lorsque le liant se trouve dispersé dans
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la masse d'un aggloméré de sorte que pour obtenir un aggloméré présentant à la fois une résistance complète à l'action de l'eau et une résistance mécanique éle. vée, la' pyrogénation doit être effectuée dans des conditons bien déterminées en fonction de la nature du liant, celle du charbon de base et les dimensions des agglomérés.
Le procédé qui constitue l'objet de la présente invention, consiste principalement à porter l'aggloméré dans un temps très court, del'ordre de quel- ques minutes, à une température qui atteindra 600 à 800 dans les couches périphé riques et 300 au moins à coeur.
La pyrogénation ainsi réalisée s'accompagne d'une émission de fumées, bien moindres qu'avec un chauffage progressif à 300 et l'on a constaté que ce chauffage rapide augmente le poids de résidu fixe obten à partif d'un poids donnd de liant et par suite améliore la résistance mécanique de l'aggloméré.
D'autre part, la pyrogénation des vapeurs du liant dans les couches périphériques portées à haute température confère à l'aggloméré une structure et des propriétés particulières.
L'examen d'une coupe en lumière réfléchie d'un boulet de 20 à 50 gr. montre l'existence d'une couche périphérique épaisse d'environ 5 à 10 mm, de structure homogène et compacte tandis que la structure de la partie centrale est nettement différente, ayant subi une transformation beaucoup moins poussée.
L'aggloméré obtenu par le procédé suivant l'invention constitue en fait une sorte de dragée dont la partie externe dure et compacte lui confère une excellente résistance mécanique et qui, dans son ensemble est complètement in- sensible à l'action de l'eau.
Enfin, la brève durée du traitement permet de traiter des tonnages importants d'agglomérés dans un appareillage relativement peu volumineux.
Les températures et les durées mentionnées ci-dessus peuvent éven- tuellement être modifiées par l'introduction dans le liant de catalyseurs suscep- tibles d'accélérer sa transformation à une température donnée; il est ainsi possible d'opérer soit à des températures plus basses, soit dans des temps plus courts, soit les deux à la fois. Ces catalyseurs peuvent être constitués à titre d'éxemple, par des acides non volatils tels que l'acide borique ou l'acide phos- phorique, inclus dans l'aggloméré avant pyrogénation.
Leur intervention facultative ne modifie aucunement la caractéris- tique essentielle du procédé qui est de produire la transformation pyrogénée du liant dans un temps très court, ceci ayant pour but d'augmenter la vitesse de pénétration de la chaleur dans chaque aggloméré en vue d'obtenir les effets cher- chés : insensibilité à l'eau, résistance élevée, économie de liant par le proces- sus tel qu'il a été décrit.
Pour obtenir la rapidité d'échauffement nécessaire, on peut procéder à la pyrogénation dans des fours à chauffage indirect, c'est-à-dire par l'inter- médiaire d'un fluide chauffant, spécialement étudiés pour permettre un transfert de chaleur considérable dans un temps très court.
On peut faire passer les agglomérés dans un four tunnel ou à voûte rayonnante. On peut également utiliser un chauffage par un thermophore gazeux, tel que des fumées exemptes d'oxygène, ou liquide, tel que des métaux fondus, ou un solide fluidisé mis en contact avec les agglomérés.
EXEMPLE l,- On prépare un mélange de 90 parties de charbon maigre, indice de MV. - 12 %, granulométrie de 0 à 3 mm, avec 10 parties d'un sirop obte- nu par hydrolyse alcaline de sciure de bois et renfermant 85 % de matière sèche.
Ce mélange est transformé en boulets d'un poids unitaire de 20 g. au moyen d'une presse à boulets de type classique.
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A ce stade du traitement les boulets possèdent une résistance méca- nique suffisante pour supporter la manutention.
Les boulets crus sont alors entrainés par un transporteur dans un four tunnel dont la voûte radiante est portée à 950 tandis qu'une atmosphère de gaz exempts d'oxygène empêche toute inflammation des boulets. La durée de translation dans le four peut varier de 1 à 5 minutes. Le tableau ci-dessous donne les tempé- ratures relevées en fonction du temps à la surface et au centre d'un des boulets.
Température
EMI3.1
<tb> Temps <SEP> Périphérie <SEP> Centre
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1 <SEP> minute <SEP> 550 <SEP> 50
<tb>
<tb> 2 <SEP> " <SEP> 610 <SEP> 150
<tb>
<tb> 3 <SEP> " <SEP> 6300 <SEP> 220
<tb>
<tb> 4 <SEP> " <SEP> 635 <SEP> 300
<tb>
<tb> 5 <SEP> " <SEP> 650 <SEP> 3700
<tb>
A la sortie du four, les boulets sont instantanément refroidis à une température de l'ordre de 200 par une pulvérisation d'eau.
EXEMPLE 2 :On, prépare un mélange de 92 parties de charbon maigre, d'undice de M.V égal ou inférieur à 13 %, granulométrie 0 à 3 mm, avec 8 parties de mélasse de sucrerie d'une teneur en matière sèche de 80 %, et on le moule en boulets ovoïdes d'un poids unitaire de 50 g au moyen d'une.presse à boulets de type classique.
Les ovoïdes crus sont introduits en continu dans une enceinte cylin- drique verticale garnie de réfractaire dans laquelle circulent de bas en haut à grande vitesse des gaz exempts d'oxygène, portés à une température de 850 et provenant d'un brûleur à gaz.
Le débit de gaz chaud est réglé de telle sorte qu'au bout de 6 minutes la température des boulets atteint 790 dans la partie superficielle et 350 au centre quand le boulet atteint le bas de l'enceinte.
Le tableau ci-dess-ms donne les températures relevées en fonction du temps à la surface et au centre d'un ovoïde.
Température
EMI3.2
<tb> Temps <SEP> Périphérie <SEP> Centre
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1 <SEP> minute <SEP> 620 <SEP> 80
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2 <SEP> " <SEP> 700 <SEP> 1500
<tb>
<tb>
<tb> 3 <SEP> " <SEP> 720 <SEP> 200
<tb>
<tb>
<tb> 4 <SEP> " <SEP> 7500 <SEP> 240
<tb>
<tb>
<tb> 5 <SEP> 7800 <SEP> 2950
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 6 <SEP> " <SEP> 790 <SEP> 350
<tb>
Les ovoïdes sont extraits en continu et refroidis vers 200 par une pulvérisation d'eau.
EXEMPLE 3. - On prépare un mélange de 92 parties de charbon maigre, indice de M.V. maximum 13 % granulométrie de 0 à 3 mm, avec 8 parties d'un empois constitué en empâtant de la farine avec de l'eau bouillante, et on le mou- le en boulets de 50 g. au moyen d'une presse à boulets de type classique.
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Ces boulets crus sont introduits en continu dans une enceinte cylindr que verticale garnie de réfractaire dans laquelle on déverse en même temps du sa- ble porté à 800 dans un four à chauffage en lit fluidisé. Le poids du sable est de 6 à 8 fois celui des boulets introduits. Le mélange de sable et de boulets des cend dans l'enceinte, la durée du trajet étant de 6 minutes. En bas de l'appareil une grille sépare le sable, qui est renvoyé au four de chauffage, d'avec les boulets qui sont aussitôt refroidis.
REVENDICATIONS.
1. Procédé de fabrication de combustibles agglomérés brûlant sans fumée, à partir de charbons maigres à faible indice de matières volatiles et de
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liants organiques contenant de l'oxygène tels que: lessives sulfitiques iésiduai-j res de la fabrication de la pâte à papier, algiates, dextrine, mélasses hydrol sats de sciure de bois, boues d'extraits tannants, etc.... caractérisé en ce que les agglomérés préalablement fabriqués par les procédés usuels sont soumis à un traitement thermique consistant à porter rapidement leur surface à une températu- re de 600 à 800 et à maintenir cette température le temps suffisant pour que le centre des agglomérés atteigne 300 à 350 après quoi les agglomérés sont rapide- ment refroidis.
2. Procédé suivant 1, caractérisé en ce que les agglomérés ayant un poids de 20 à 50 gr. , la durée totale du traitement est de 5 à 10 minutes.
3. Procédé suivant 1 et 2, caractérisé en ce que le traitement s'effe tue dans des fours à chauffage indirect dans lesquels les agglomérés circulent de façon continue.
4. Procédé suivant 1 à 3, caractérisé en ce que l'on ajoute à l'ag- glomérant des acides non volatils tels que les acides borique ou phosphorique agi sant comme catalyseur.
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