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Il PROCEDE DE TRAITEMENT DE CHARBONS EN TUS B2 REDUIRE !Jro1l ZONE DJE P1ASSICIIE. "
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La présente invention, due à Monsieur Louis MEU RISSE, cet relative à un procédé de traitement de charbons en vue de réduire leur zone de plasticité , dans lequel on chauffe progressivement un mélange de charbon dont les grains ont une grosseur maximum d'un millimètre et d'un adjuvant qui réduit leur pouvoir agglutinant.
On a proposé de valoriser des catégories de char- bons difficilement vendables telles qu'on les extrait en les agglomérant au moyen du brai de houille. La combustion des agglomérés ainsi obtenus donne lieu entre autres à la forma- tion d'intenses fumées provenant, soit uniquement du brai, soit du brai et des matières hydrocarbonées contenues dans les houilles collées à l'aide du brai. Cette combustion s'accompagne de déformations plastiques oonduisant à des fu sions en masse, à des prises en grappes, à des gonflements ot des fissurations des agglomérés lors de leur utilisation.
Afin de remédier à ces inconvénients, on a propo- sé de soumettre les agglomérés formés par pressage de ce mé lange, soit à un chauffage oxydant jusqu'à une température de 330 C éventuellement en présence d'un adjuvant catalyseur d'oxydation, soit à un chauffage oxydant jusqu'à une tempéra- turc de 160x C suivi d'une carbonisation entre 900*0 et 100 C
On a en outre proposé d'oxyder partiellement à
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chaud, avant de mélanger la charbon à du brai, un lit fluidisé de houille en présence d'un catalyseur d'oxydation, l'oxyda.- tion étant limitée à ce qui est nécessaire pour détruire la phase plastiqua,
le produit pulvérulent ainsi obtenu étant ensuite mélangé soit à du brai et pressé sous fora* d'agio- mères qu'on distille partiellement, soit à une lessive sulfi0 tique ( résidu de la préparation de pâte à papier ) et pressé sous forme d'agglomérés
On a aussi proposé d'oxyder les finee de charbon avant leur agglomération ou de soumettre les tinte à une semi carbonisation ou à une carbonisation avant leur agglomération par le brai.
Il est également connu, lorsque le charbon pré- sente une forte teneur en matières volatiles, d'oxyder 40 à 60% du charbon avant de le mélanger au reste constitua par du charbon frais, d'agglomérer ce mélange, et de soumettre les agglomérés à une semi- carbonisation à moyenne température, par exemple, à environ 650 C ou à un traitement oxydant à 350 c environ.
Il est encore connu de produire directement du semi-coke à partir de charbon présentant des propriétés coke- fiantes.
Enfin, on a aussi proposé de mélanger à du brai et à du soufre du charbon dont les grains ont une grosseur maximum d'un millimètre, d'agglomérer le mélange ainsi obtenu après l'avoir porté à environ 100 0 et de chauffer progressi- vement les agglomérés ainsi obtenus en atmosphère non oxy- dante, jusqu'à une température d'environ 700 0, pendant un temps compris entre environ 1 heure 35 minutes pour du char- bon anthraciteux et durant d'autant plus longtemps que le char- bon contient plus de matières volatiles, pour atteindre envi- ron 3 heures 45 minutes pour du charbon flambant grae.
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Tous les procédés susdite présentent l'inconvé- nient d'être onéreux du fait de la complication de l'appa- reillage utilisé, du nombreux personnel requis et de la durée constidératel du traitement..
La présente invention a comme objet un procédé gréce auquel le défumage qui se produit en même tempe que le psuage par la phase plastique est obtenu régulièrement dans le car d'un traitement oxydant et dans celui d'un traitement non oxydant et cela aussi bien pour du charbon qui n'a pas préalablement été mélangé à un liant et preeeé sous forme d'agglomérés que pour du charbon qui a été mélangé à un liant et pressé sous forme d'agglomérée.
Dans le procédé selon l'invention, pendant que la température est comprise entre 250 C et 410 C on effectue le chauffage à raison d'environ un degré et demi au maximum par minute.
On sait que les phénomènes complexes qui se produi- sent quand du charbon est chauffé et qui président à la etruo- ture du coke ootenu résultent essentiellement de la fusion des matières bitumineuses constitutives du charbon, de l'état de fluidité acquis pendant cette fusion et du degré de des- truction pyrogénée provoquant un dégazage du charbon pendant que celui-ci est soumis à fusion.
La mesure de ces phénomènes est réalisée en labo- ratoire, soit par des appareils plastométriques (Giesoler) soit par des appareils dilatométriqueo ( Arnu ou Hofman) qui enregistrent respectivement les variations de viscosité et les variations de volume apparent d'un échantillon de charbon chauffé dans des conditions déterminées.
Les dessins annexés au présent mémoire sont des diagrammes de la variation de la hauteur d'échantillons de quatre charbons différents mesurée dans l'appareil dilatomé-
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traque Ar::u, cuu variation de hauteur étant données en fana- tion <3t* h. température qui lee t provoquée*. Mie ces d1ar&::l'" !:.Cti, 1"'0 t<"l.:.l'Ó'l.d.1.ITOO en denrée a.nt1cra40' tout pytwx on 4':rc; zau et lea variation de hauteur des ol.anUl1on.. *x<* ;<1'1 """' #* t;* r-uur o*nt do la hauteur a"1lir't tra1 te:unt..",nt pore tCc:3 on (,rL:,,:'1Ú:. :au d1111tationc étant atf9ct4o4 du signe + t .,:=i : ..1.1.0 I.t.' ouftlruotlono ou retrait con airect'.. du r..lt.r.' 1-t figurée 1 , contrer. t chacune pour un de* Y-utr*.
Gl:ur3rcra traitée, lee courbes deu variatioao da hauteur #îvi- to'.llf.t111.'J..'J !>Qur t1it!6ront.8 pourcentage$ de sulfate dotz- an;rae .ç3,; cu ou charbon oona1dlr'.
!<<.-c figure- a 5 à 8 montrent chacun* pour un de ces qnntr' {:1...:b:r 1.,:.. oour'bffl des variation. d hauteur de 'ohu.. t! 1 la'! p' ur d4,f±4.-ex.tu pourcentugea 4 'hypo.u.lt'1tt de lou.dt #cîutw* nu .!rbc.r. cui.oid4ir4* t-i figure 9 contre pour wi de ces charbon. les cour- ir :1! '1 ,r..
(, t Í 'J. d hauteur des échantillon peur 41t!6rontCJ ; ¯,r ,w. : 1.'... ... joufre m61&.nt" au charbon considéré* Le:! 11.,W. trt ol,arbonu traitée sont 4Ótié,"n'e ci-après rr. "d..1.Vtl;..c:t hlr .A,3, 0 et D et eont Identifiée dews 1$ tua- iL'ic'u 1 .l-.rB l'aide de ct\raot'r18tiq.u'8 du genre de :(:1:1.':
:..U...(:J.1C*"Lt 1.11.1111$401 .. cet effet.
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Carnct6:t*l[1Uqueo CKAHBCK3. je JL JL Cendrée en ? 7*00 ,-,lVlnt 6.60 8,00 .',', :sea.a;'i14'a en 26,70 ÎIpU 1 fa 20,50 ,Si' ï'.1 f'1 Index 9 8 7 G1ruclr(25 ) ne 4( rluotioit6 on c 57 0 43 55 fluidité L1u.x 0 19f>0 6 520 46 ..riu.z:tr=,it 1t.1X. zoo -25 -28 -26 dilatation R3X. +140 1 +117 +26 C2as,ic:, ..a:. in- 535 bzz 634 433 ternatiennit-
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A la figure 1. la courbe 3 contre la variation de hauteur e l'c4ar.tl11o de charbon aaus que du sulfate d'ûtt- tue y ait t 4t4 ajouté tandis lue les courbée ? et G re- pr:3cntet ce variation reepeotiveaent avec 1 et 2? da aul- fate d' ..a,."..ût.itrue .
Ou ciiiotate que le charbon pur subit un retrait dana l'appareil Arnu, qui commence vers 370*0 et qui atteint eu valeur m 1m entre 415 et 420*0. Ce retrait que l'on peut attribuer à la fusion du charbon osent lorsque le d4gazage pro-
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voqué par la destruction pyrogénée du charbon donne lieu à
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un bour80utflement du charbon qui est à ce moment à l'état plastique. Lu dilatation maximum de l'échantillon atteint 140JÉ
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vers 460 C.
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L'examen de la courbe F montre que la fusion du charbon auquel on a mélangé 1 de sulfate d'ammoniaque ne aoa-. sence que vers 385 C, que le retrait maximum est de 20% vers 4'!S"C et que la dilution qui 00 nenee z se manifester à par- tir de ce moment :par suite du dégazage à l'état plastique at.
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teint une valeur maximum de 70% vers 460 0.
On voit également à la figure 1 qu'avec 2% de sul- fate d'ammoniaque le charbon A ne subit un retrait qu'à par- tir de 405 C environ, que le retrait maximum n'est que de 15% et est atteint vers 4450 0 et que la dilatation maximum est de 2% cette dilatation étant atteinte à 475%
A la figure 2, la courbe E est relative au traite- ment du charbon B pur et la courbe ? au traitement d'un mélan- ge de ce charbon avec 1% de sulfate d'ammoniaque.
En comparant ces deux courbes, on voit que le sulfate d'ammo- niaque a rendu le charbon moins fusible qu'en son absence et que le boursouflement dû au dégazage pendant l'état plasti- que est pratiquement inexistant.
A la figure 3, les courbes E, F, G,H sont relatives au traitement du charbon 0 respectivement avec 0, 1, 2 et 4% de sulfate d'ammoniaque. On voit qu'avec 0,1 et 2 de cet adjuvant le retrait dù à la fusion commence à des températures de plus en plus élevées mais que sa valeur maximum reste pra- tiquement la môme. Par contre, le boursouflement consécutif à cette fusion diminue quand la proportion d'adjuvant augmente.
Avec 4% de celui-ci la fusion ne commence qu'à une température encore plus élevée que dans les cas précédents. En outre, la fusibilité est devenue moindre puisque le retrait maximum constata n'est plus que de 19% Enfin, ce retrait maximum n'est plus suivi d'une dilatation ce qui correspond à l'absence d'un état plastique pendant que le charbon se dégage.
A la figura 4, les courbes E, F.G sont relatives au traitement du oharbon D Mélange respectivement avec 0, 1 et 2% de sulfate d'ammoniaque. On voit que la fusibilité et le boursouflement diminuent quand la proportion de sulfate d'am- moniaque augmente.
Le tableau II ci-après résume les valeurs numéri-
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ques maxima des retraits et des dilatations correspondant aux traitements dont il est question aux figures 1 à 4.
TABLEAU II.
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<tb>
Charbon <SEP> A <SEP> Charbon <SEP> B <SEP> Charbon <SEP> C <SEP> Charbon <SEP> D <SEP>
<tb>
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::T:j2St Retr. Dil. Retr. Dil. Retr. Dil. Rets. DU. on / en% en ; en ;: en 5s en en% en en $ 0 - 26 +140-25 -15 -28 +117 z. 26 +26 1 - 20 + 70 -20 -19 -28 + 56 21 +12 2 - 15 + 2 z8 + '13 - 16 - 2
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<tb> 3
<tb>
<tb> 4 <SEP> 19 <SEP> 19
<tb>
A la figure 5 les courbes E, F, G, H sont rela- tives au traitement du charbon A mélangé avec respectivement 0, 1, 2 et 3% d'hyposulfite de soude.
En comparant ces courbes à celles de la figure 1, également relatives au charbon A, on constate que lu fusibili- té et le boursouflement sont réduits davantage pour les mêmes proportions de ce nouvel adjuvant que celles considérées 4 la figure 1. Déjà avec 2% d'hyposulfite de soude, on obtient un charbon traité dont le volume est presque identique à celui du charbon avant son chauffage et n'a pas varié beaucoup pen- dant toute la durée du traitement.
Avec 3% d'hypoeulfite de soude, on peut admettre que la fusion n'a pas eu lieu et que la diminution de volume mesurée est due à une erreur de mesure, En l'absence de fusion, le dégagement gazeux n'a évidemment pas pu produire un boursouflement par suite du munque de plas- ticité du charbon pendant ce dégagement,
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A la figure 6, loe oourbaa E et ? sont relatives au traitement du charbon B avec respectivement 0 et 1 % d'hypo-.
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sulfite do soud En comparant les courbée ? des figures 2 et
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6, on constata éî;alezvr4t l'avantage de 1' emploi de l'hypoeul- rite.
Avec oului-ci, on peut admettre que la fusion et le biurcvaflvmont nont nulo# A la figura 7, les courbes Be '1, G et Il sont rela- tivec au tra3,tu:aert du charbon 0 avec respectivement 0, 1, 2e et 3' d '1.y.onulfi to de soude. On peut faire don constatations analocueo à celleo signalée al-deuuua en ooaprtyant lee courbes dco figures 3 et 7. La courbe H de la figur 7 montre égalemer.t que lu fusion et le bourcouf lèsent peuvent être o<.on.144- 7'<!s CQ::l;:10 nuist A la figura 8, lea courbe B, r t 0 Dont relati- vue au traitement du charbon D avec respectivement 0, 1 et 2 d'hyposulfite de soude. On peut faire de remarque* analogue
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cel1ec faites ci-deaoua en comparant les courbes des figures 4 et 8.
La tableau II ci-après résume lee valeurs numéri ques maxima des retraits et des dilatation correspondant aux
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traitements dont il est question dans les figurée 3 à 8.
TABLEAU III.
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<tb> Charbon <SEP> A <SEP> Charbon <SEP> B <SEP> Charbon <SEP> C <SEP> Charbon <SEP> D.
<tb>
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Jb2 S2 2 2etr. Dilat. Retr. Dil. Retr. D.1. Retr. Dil. en ** en % n J en ? en% en % en% en en - 0 -26 +140 - 25 -15 -28 +117 - 26 + 26 -12 + 28 - 2 2 -16 + 17 - 17 - 2 2 -5-3 -11 - 8 - -
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<tb> 3 <SEP> - <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 1-3
<tb>
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A la figure 9, les courbes ,F,G, sont relatives
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au traitement du charbon A dans l'appareil Arnu après *on mé lange avec respetivemetn 0 1, 1m,5 et 2% de aoufre
En comparant ces courbes à collée de la figure 1, également relatives au charbon A,
on constate que la fusibi lité et le boursouflement sont réduite moins fortement pour les mêmes proportions d'adjuvant que celles considérées à la figure 1.
L'examen de lu courbe F montre que la fusion du charbon auquel on a mél;angé 1% do soufre commence vers 385*0 cornue avec 1% de sulfate d'ammoniaque,que le retrait maximum est de 26 vers 420*0 au lieu do 20% vers 418 C et que la di- latation maximum qui commence à se manifester à partir de ce moment par cuite du dégazage à l'état plastique atteint une valeur maximum de 81% vers 465*0 au lieu de #70% vers 460*0.
L'examen de la courbe H de la figure 9 montre que la fusion du charbon A auquel on a mélangé 2 de soufre com- mence vers 405 C comme avec 2% de sulfate d'ammoniaque, que le retrait maximum est de 25 vers 440 C au lieu de 15% vers 445 C et que la dilatation maximum est de 18% vers 475*0 au lieu de 2 vers 470 C.
On voit donc que l'emploi du soufre est moins avan- tageux que celui du sulfate d'ammoniaque en ce qui concerne les variations de volume du charbon. Néanmoins son mélange au charbon réduit sensiblement le pouvoir gonflant de celui-ci. le tableau IV qui suit indique la température at- teinte par les gaz circulant autour d'agglomérés de charbon A mélangé à 2.5% de soufre, au bout de durées déterminées de chauffage oxydant. Entre les moments indiqués, la température croit régulièrement.
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TABLEAU IV
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<tb> Durée <SEP> totale <SEP> de <SEP> chauffage <SEP> Température <SEP> dee <SEP> gaz.
<tb>
<tb>
<tb>
0 <SEP> minute <SEP> ambiante
<tb>
<tb> 10 <SEP> minutes <SEP> 100 0
<tb>
<tb> 70 <SEP> minutes <SEP> 250 0
<tb> 170 <SEP> minutes <SEP> 410 0
<tb>
Il est à noter que le traitement que le charbon subit dans l'appareil dilatométrique Arnu n'est pas identique à celui qu'il subit dans le procédé selon l'invention puisque dans celui-ci le gradient de température n'est au maximum que d'environ 1,5 degré centigrade par minute pendant le passage de 2500 à 410 C tandis que dans l'appareil Arnu il est de 3 XC par minute pendant toute lu durée du chauffage. En outre, dans l'appareil Arnu on n'effectue pas un traitement oxydant com- me cela peut être le cas dans le procédé selon l'invention.
Les essais ont cependant été effectués de la maniè- re classique préconisée par Arnu afin qu'on puisse les compa- rer aux autres traitements effectués antérieurement dans l'ap- pareil Arnu. Bien qu'on ne puisse pas considérer que les va- leurs numériques résumées dans les tableaux II et III ou ap- paraissant dans les courbes des figures 1 à 9 sont effective- ment obtenues dans le cas où on applique le procédé selon 1'in vention, on peut se baser sur les données fournies par l'ap- pareil Arnu pour déterminer les meilleurs pourcentages d'adju- vante à utiliser et les effets dus à l'emploi d'un adjuvant plutôt que d'un autre,
car 1' expérience à confirme antérieure- ment qu'il existe un parallélisme entre le comportement d'un charbon traité dans l'appareil Arnu et le comportement de ce même charbon traité industriellement dans des conditions quel-
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que peu différentes.
Le procédé selon l'invention est applicable lorsque le charbon a été préalablement mélangé à un liant par exemple à du brai de houille en vue d'obtenir finalement des agglomé- rée mais il peut aussi être appliqué sana mélange préalable du charbon avecun liant.
Dans ce cas, on obtient après traitement, du char- bon menu défuré que l'on peut pur exemple mélanger à du nimerai de fer avant d'effectuer un frittae de celui-ci.On peut aussi mélanger ce charbon menu défumé à un liant en vue d'obtenir des agglomérés raïs si ce liant est du brai de houille, ce rai reste fumeux tandis que ni comme d'habitude le brai a été mélangé au charbon et ci le mélange a été pressé avant le traitement, tous les constituants des gglomérés sont défumée pur ce traitement.
Bien que l'invention soit applicable aussi bien au cas d'un traitement non oxydant jusqu'à une température maxi- mum d'environ 700 C qu'à un traitement oxydant jusqu'à une température d'environ 410 0, c'est ce traitement oxydant qui est préféré.
R E V E N D 1 C A T 1 0 Il S .
1. Procédé de traitement de charbons en vue de ré- duire leur zone de plasticité, dans lequel on chauffe progres- sivement un mélange de charbon dont les grains ont une gros- seur maximum d'un millimètre et d'un adjuvant qui réduit leur pouvoir agglutinant, caractérisé en ce que, pendant que la température est comprise entre 250 C et 410 C, on effec- tue le chauffage à raison d'environ un degré et demi au maxi- mum par minute.