<Desc/Clms Page number 1>
Procédé et appareil pour la. prépara/tien de charbon moulé.
La. présente invention concerne un procédé et un appareil pour la production de charbon moulé à partir de matières charbonneuses. En bref, le procédé comprend l'alimentation d'une matière charbonneuse volatile pulvérisée dans un four rotatif métallique de distillation à sec, à basse température, équipé axialement sur sa face intérieure de plaques de ramassage, le chauffage indirect de la matière première jusqu'à une température allant de 370*C à 500 c inclusivement, tout en la mélangeant pendant son passage à travers le four, pour provoquer une intense décomposition par la ohaleur, éliminer la matière volatile à basse température et retenir la majeure partie des constituants volatiles et le moulage de la matière première ainsi traitée à chaud dans une presse,
en vue d'obtenir un charbon moulé dense et rigide pendant qu'il est encore chaud.
4'est un but de la présente invention de fournir un nouveau procédé et un nouvel appareil pour la production de
<Desc/Clms Page number 2>
charbon moulé à partir de matières charbonneuses*
Un autre but de l'invention est de fournir des charbons moulés convenant pour un grand nombre d'usages.
C'est aussi un but de l'invention de diminuer le coût de production des charbons moulés.
Le charbon moulé de l'invention peut ,'utiliser comme une matière carbonée de qualité supérieure dans un haut- fourneau et dans d'autres fours métallurgiques, comme une matière première de qualité supérieure pour la préparation de matières carbonées de haute qualité, telles que des électrodes, du carbone structural et des produits similaires et en général, comme combustible ou comme agent de réduction.
En ce qui concerne le ramollissement du charbon agglutinant lorsqu'il est chauffé, on a considéré que les pointe suivants sont importante dans l'ordre de leur descrip- tion.
1. La décomposition par la chaleur provoque la forma- tion d'une substance liquide déterminant le ramollissement du charbon.
2. La partie à faible poids moléculaire du charbon fond.
3. La fusion ou la décomposition par la chaleur provoque la formation d'un film superficiel mobile, assurant un r81e de' lubrifiant.pour les éléments structuraux du charbon. Oe -troisième mécanisme a un effet plus marqué dans le cas d'un charbon ayant un pouvoir agglutinant modéré que dans le eau : . d'Un oharbon fortement agglutinant.
Le ramollissement du charbon agglutinant qui varie 'suivant le type de celui-ci, la vitesse de chauffage et d'autres facteurs, commence entre 350 et 400 C, pour se terminer @ 500 C environ. De même, la décomposition à chaud se produit à peu près en même temps que le ramollissement
<Desc/Clms Page number 3>
et quand ce dernier cesse, la décomposition primaire par la chaleur, au cours de laquelle il se produit une forte gazéification de matières volatiles, cesse à peu près complètement. Pendant cette période, presque tout le goudron se gazéifie. Avec un charbon non agglutinant, la décomposition par la chaleur oommenoe un peu plus tôt et se termine quelque peu plus tôt que pour le charbon agglutinant.
En outre, quand il est chauffé, il ne se produit ni ramollis- sement, ni fusion, comme dans le cas du charbon agglutinant, et quand du charbon non agglutinant pulvérisé est soumis à la distillation sèche à haute température, il ne se convertit pas en une masse de coke, par suite de l'absence de pouvoir agglutinant. On croit donc généralement que le charbon non agglutinant ne possède pas de pouvoir agglutinant.
En vue d'étudier les propriétés des charbons, l'inventeur a effectué des expérienoes sur la fabrication de charbons moulés, et de produits cokéfiés, par une méthode simple décrite ci-après. Comme l'explique en détail la description suivante, les résultats des expériences montrent (A) que du charbon fortement agglutinant, ou un mélange comprenant du charbon fortement agglutinant dans une proportion de 50 % ou comme constituant principal et une autre matière charbonneuse ayant une propriété de ramollissement moindre que le charbon fortement agglutinant, dans une proportion de 50 % ou comme constituant mineur, peut s'employer pour produire du charbon moulé solide, mais un produit cokéfié fait de celui-ci n'est pas très résistant.
Pour produire du charbon moulé résistant ayant la propriété de se convertir en produit cokéfié très résistant lorsqu'il est soumis à la distillation sèche à haute température, la matière première charbonneuse pulvérisée un doit être/mélange de charbon non agglutinant, ou de charbon agglutinant légèrement axydé.
ou de ces deux charbons et d'un
<Desc/Clms Page number 4>
oharbon agglutinant et il doit en outre avoir un faible pouvoir agglutinant, de aorte que la structure du charbon moulé présente d'innombrables trous microscopiques, distribués de manière homogène, permettant au gaz libéré des matières volatiles de s'éohapper et empêchant la formation de fissures larges ou microscopiques dues à la pression des gaz pendant le moulage à la presse ou au retrait se produisant lors de la distillation sèche à haute température ou de la cokéfaction du charbon formé;
(B) que la résistance d'un produit ookéfié obtenu à partir de ce oharbon moulé est beaucoup plus grande que celle de ce dernier, par suite d'une action chimique se produisant au cours de la décomposition par la chaleur de matières volatiles résiduelles se trouvant dans le charbon moulé, mais d'autre part, la résistance du produit cokéfié peut être diminuée par des fissures dues au retrait se produisant de manière non homogène et influencé par l'homogé- néité de la structure du charbon moulé, à cause de la distribution homogène d'innombrables trous miorosoopiques, qui provoquent un retrait homogène du charbon moulé sans qu'il se produise de fissures lors de la gazéification des matières volatiles résiduelles, ce qui a pour résultat une plus haute densité du produit cokéfié.
En ce qui concerne la façon de choisir la matière première des charbons moulés, au cours d'expériences sur la production de charbons moulés de forme ovale selon l'invention, effectuées en se référant aux échantillons des tableaux II et III de la spécification, au moyen d'un appareil d'essai comprenant un four rotatif à métaux, on a constaté que les conditions de moulage telles que la nature du charbon, la composition du mélange de matières premières, la température maximum de la matière première dans le four rotatif, la durée du chauffage de celui-ci,
la granulométrie de la matière première et la pression de moulage choisies suivant les
<Desc/Clms Page number 5>
exemples des tableaux II et III peuvent t'utiliser avec de bons résultats tour la fabrication industrielle des charbons moulez de l'invention. En conséquence, dans la mise en pratique de celle-ci, la matière première et son conditions de moulage peuvent être choisies en se reportant aux échantil- lons des tableaux II et III, ou bien il est à conseiller de les choisir en fabriquant du charbon moule et à partir de celui-ci, un produit cokéfié, sous forme d'une courte colonne, avec une matière première effectivement utilisée de la même manière que dans le cas dea échantillons des tableaux II et III.
Dans ce cas, le produit cokéfié est Sait, de préférence, avec une vitesse de chauffage suffisam- ment élevée, en se référant à la vitesse de descente de la charge du four, en particulier d'un haut-fourneau, en vue d'une fision rapide. A titre des références pour le choix des conditions de moulage, les nombreuses expériences effectuées par l'inventeur montrent que, en ce qui concerne la granulométrie de la matière première, il eat préférable de la choisir en-dessous du tamis BSS de 60 mailles;
'ou plus fine pour le charbon moulé comme matière première pour la matière carbonée de haute qualité et de choisir une dimension appropriée comprise entre moins de 30 mailles et moins de 18 mailles inclusivement, dans le cas d'un tamis BSS, pour un charbon moulé sous forme de briquettea pour d'autres usages et, quand à la durée du chauffage de la matière première dans le four rotatif, de choisir un temps approprié se situant entre 20 et 40 minutes pour la dimension de grains mentionnée ci-dessus, une durée exagérément longue diminuant la. capaoité de production du four rotatif.
Quant à la température maximale de la matière première dans ce dernier, il est préférable de choisir une température appro- priée entre 870 C et 460 C, inclusivement, pour un mélange de
<Desc/Clms Page number 6>
matières premières comprenant un charbon non agglutinant, ou un charbon agglutinant légèrement oxydé, ou ces deux charbons comme constituent majeur et un charbon agglutinant comme constituant mineur, de choisir une température appropriée entre 380 C et 430 C inclusivement, pour un mélange de matières premières comprenant un charbon non agglutinant ou un charbon légèrement agglutinant ou ces deux charbons comme constituant essentiel et en plus forte proportion qu'un autre constituant, un charbon faiblement agglutinant comme constituant possible,
et un charbon fortement agglutinant ou une autre matière charbon- neuse ayant une caractéristique de ramollissement moindre que le charbon faiblement agglutinant comme constituant possible, et de choisir une température appropriée entre 440 C et 500 C inclusivement, pour une matière première comprenant un charbon fortement agglutinant seulement ou essentiellement, ou un mélange de matières premières comprenant un charbon fortement agglutinant comme constituant à 50 % ou majeur et une autre matière charbonneuse ayant une caractéristique de ramollissement moindre que le charbon fortement agglutinant comme constituant à 50 % ou mineur, et de choisir une température appropriée entre 400 et 440 C inclusivement,
pour le mélange de matières premières comprenant de l'anthracite ou autre matière charbonneause ayant une teneur en matières volatiles inférieure à celle dé l'anthracite comme constituant majeur et un charbon faiblement agglutinant comme constituant mineur, et de choisir une température appropriée entre 4500 et 500 C, inclusivement, pour un mélange de matières premières comprenant un charbon faiblement agglutinant comme constituant majeur et un charbon non agglutinant, ou un charbon agglutinant légèrement oxydé, ou ces deux charbons comme constituants mineurs. Quant à la
<Desc/Clms Page number 7>
pression de formage, il est préférable de choisir une pression appropriée de 300 kg/om2 envir@u ou de 200 kg/cm2 environ.
Le charbon moulé fabriqué suivant ces indications, conformément à la présente invention, est résistant et se convertit en un coke moulé ou un produit cokéfié très solide, loaqu'on l'introduit dans un four métallurgique ou lorsqu'il est cokéfié en fabriquant une matière carbonée de haute qualité. En outre, comme ce charbon moulé a déjà. été débarrassé de sa matière volatile à basse température et contient encore beaucoup da matières volatiles résiduelles, il offre l'avantage hautement désirable d'une fision ou d'une combustion rapide.
Dans un ancien procédé de production de charbon moulé ou de briquettes de charbon, la résistance d'un produit cokéfié fabriqué à partir d'un charbon moulé ou de briquettes suivant le procédé riest pas très importante; en conséquence, la matière première du charbon moulé ou des briquettes contient une forte proportion de substances agglutinantes afin de faciliter sa produotion. Le charbon moulé ou les briquettes fabriquées selon cet anoien procédé ne conviennent donc pas pour ces deux usages spéciaux.
Le présent inventeur a constaté que dans un procédé pour produire du fer ou d'autres métaux au moyen d'un four vertical dans lequel on charge le charbon moulé de l'invention au lieu du coke ou du produit similaire, on peut s'attendre à des résultats remarquables. Ainsi donc lors de l'expérience, des briquettes de charbon de forme ovale fabriquées à partir de matières premières oomprenant 70% de charbon non agglutinant 23 % de charbon faiblement agglutinant et 7 % de brai et contenant 43,17% de matières volatiles et ayant la propriété de se convertir en un coke moulé dense et rigide sans se
<Desc/Clms Page number 8>
fissurer et sans ooller lorsqu'on le soumet à la distillation sèche à haute température,
furent chargées dans un petit haut-fourneau possédant trois trous d'échantillonnage de 80 mm de diamètre à la partie inférieure de sa ouve, à la partie centrale de son ventre et à la partie centrale de son étalage et trois opération furent effectuées; dans le cas I, on utilisa seulement du coke comme matière carbonée, dans le cas II, on utilisa à la fois du ooke et des briquettes dans une proportion de chacun représentant 50 % de matière carbonée et dans le cas III, on utilisa seulement des briquettes.
Dans le cas II, la production de fonte dépassa de 39 % celle du cas I et en outre, on obtint une condition de four intensément réductrice et stable telle que tout le minerai de fer chargé, à l'exception d'une très petite partie s'échappant sous forme de poussière au gueulard du haut- fourneau, et m4me une partie (35) du FeO dans la cantine furent chargée/réduit à l'état de fer et aucune partie du minerai de fer chargé ne s'échappa dans le laitier.
Dans le cas III, quoique l'opération fut interrompue après 14 heures, ce qui correspond à peu près à 7 fois son temps de séjour, et que l'intensité de la réduction dans le four fut inférieure à celle du cas II, tout le minerai de fer chargé, excepté une très petite partie s'échappant sous forme de poussière au gueulard du haut-fourneau, et une partie (3 %) du FeO dans la castine chargée furent réduits à l'état de fer et comme dans le cas II, aucune quantité de minerai de fer chargé ne parvint dans le laitier. Dans le cas I, comme dans un haut-fourneau ordinaire, une partie du minerai de fer chargé et tout le FeO de la castine s'échappèrent dans la scorie, ce qui veut dire qu'on ne put pas obtenir la forte intensité de réduction comme indiqué ci-dessus.
<Desc/Clms Page number 9>
En examinant les données de 1'expérience, on constata les faite suivants. On sait que H2 ou CO ne peuvent psa brûler ou se combiner avec O2 dans une atmosphère strictement sèche à une température tellement basse que la dissociation par la chaleur de H2 ou de O2 ne puisse ae produire, maia si l'atmosphère contient de l'humidité avec une très petite proportion d'ions H et OH, H2 ou CO peuvent brûler ou se combiner avec O2 et on sait également que quand ceci se produite il existe toujours un ion OH comme intermédiaire dans la flamme qui apporte 0 à H2 ou à CO, ou un produit intermédiaire, pour produire finalement H2O et CO2 en libérant simultanément de l'hydrogène atomique,
qui peut se combiner aveo O2 suivant la réaction 2H + O2 20H, ce qui a pour résultat une continuation de la combustion. De même, dans les cas II et III, l'hydrogène actif venant d'être libéré des matières volatiles des briquettes de charbon, dans la zone à basse température, où il y'a beauooup de minerai de fer mais pas d'éponge de fer, peut agir immédiatement sur 1.'oxygène dans led minerai de fer voisin, pour produire OH comme intermédiaire, en très grande quantité par comparaison avec les ions H et OH contenus dans l'humidité de sorte qu'une forte quantité d'OR donne de l'oxygène réagissant aveo beaucoup de H2 naissant, CO et C pour donner H2O, CO2 et CO en libérant simultanément beaucoup d'hydrogène à l'état atomique.
Ces réactions se poursuivent de manière répétée sous l'action de l'hydrogène atomique réactivé, jusqu'à ce que tout l'oxygène de la charge de minerai de fer soit enlevé pendant la descente de celui-ci dans le four. Dans le cas II, la condition extrêmement réductrice et stable du four, jamais rencontrée jusqu'ici, indique la possibilité d'une nouvelle fusion très rapide en opérant avec un taux de chargement
<Desc/Clms Page number 10>
diminué de matière carbonée par tonne de fonte produite, de sorte que l'intensité de la réduction diminue. Ce taux de ohargement est cause que le four contient une grande quantité de minerai de fer et provoque naturellement une augmentation de la vitesse de descente du contenu du four, pour fournir constamment du combustible à l'air soufflé à raison de 2,3 m3/min.
La raison de la désintégration excessive des briquettes dans le cas III, qui est l'une des causes de l'intorruption, est qu'à mesure que les briquettes utilisées dans l'expérience ont une oonduotivité calorifique inférieure à oelle du coke et qu'elles ont en outre la propriété 1'absorber une très grande quantité de chaleur jusqu'à ce que leur température atteigne 400 C environ, elles descendaient dans la zone de fusion à 1200-1600 C avant que leur température soit suffisamment élevée et pendant qu'elles contiennent encore une forte proportion de matières volatiles. En conséquence, les briquettes de charbon étaient désintégrées par la pression due à une gazéification sévère et rapide de la matière volatile dans les briquettes soumises à la grande chaleur de la zone de la fusion.
La pression dans celle-ci devenait très élevée, au point de rendre l'opération difficile, car une très grande quantité (164,79 kg/8 heures dans la zone à plus de 128000) de vapeur surchauffée était produite par l'hydrogène libéré des matières volatiles. Il est donc très important que les briquettes de charbon chargées libèrent autant d'hydrogène que possible dans la zone à basse température et que toute leurs matières volatiles soit gazéifiées avant leur descente dans la zone de fusion du four.
Ceci veut dire qu'il est important d'employer des briquettes de charbon débarrassées de leur matières volatiles à basse
<Desc/Clms Page number 11>
température et contenant beaucoup de matières volatiles résiduelles et de charger de telles briquettes à raison de 100 % de la matière carbonée dans le fourneau, car collez-ci dégagent beaucoup de chaleur par leur décomposition et, atteignent rapidement une haute température et parce que le rapport des briquettes de charbon à la fonte produite dans une opération effective est de loint inférieure à 1,368 comme dans le cas II.
D'après len expériences A et B, pour fabriquer du charbon moulé résistant pouvant se convertir en un produit ookéifié très résistant, il est essentiel de préparer une matière première traitée à chaud contenant beauooup de matières volatiles résiduelles, mais n'ayant qu'un pouvoir agglutinant très limité. Le choix d'une bonne combinaison de la température de chauffage la plus élevée pour la matière première, de la durée du chauffage de celle-ci et de ses caractéristiques n'est qu'une façon de répondre à ces desiderata.
Cette combinaison favorable peut se réaliser au moyen de la présente invention, dans laquelle la matière première est choisie suivant les échantillons de charbon moulés montrant les propriétés de la matière première pour le briquettage et en outre, la température maximale et la durée de chauffage de la matière première peuvent être aisément contrôlées par l'aotion du four rotatif spécial.
Ceci veut dire que grâce à l'invention, on peut obtenir la meilleure combinaison des trois importants facteurs ci-dessus et on fait absorber à la matière première ayant une propriété d'agglutination très limitée de la vapeur de goudron à basse température de gaz de distillation sèche, comme liant essentiellement important et adéquat pour obtenir un excellent charbon moulé.
Dans l'invention, la chaleur maximale choisie de la, matière première peut être atteinte facilement en faisant
<Desc/Clms Page number 12>
avancer méthodiquement vers la sortie la matière première qui se trouve dans le four rotatif, tandis que la durée choisie pour le chauffage de la matière première dans ce dernier peut s'obtenir également facilement au moyen d'un contrôle simple de la quantité de matière première, en faisant varier la différence entre la quantité de celle-ci arrivant dans le four et celle qui en sort, la quantité de matière première dans le four étant constamment maintenue quand la condition est bonne, mais ajustée lorsque la chose se révèle nécessaire.
L'invention permet d'obtenir un abaissement du prix de revient des charbons moulés, du fait de nombreux avantages offerts par le four, qui sont, par exemple, une construction simple, un fonctionnement fa- oile et une grande oapaoité, en raison de la possibilité d'augmenter la quantité de matière première dans celui-ci .jusqu'à 1/3 environ de son volume intérieur. En outre, les plaques de ramassage en métal non seulement permettent au four de remplir une fonction importante mais contribuent aussi fortement à'la conduction de la chaleur; les sous- produits tels que le gaz de distillation et le goudron à basse température peuvent être récupérée.
La durée de vie . du four apparaît en outre comme très élevée, si l'on considère qu'un four similaire avec des plaques de ramassage différentes a été utilisé pendant trente ans à la production de semi-coke en poudre, en chauffant à 450-5000 un charbon non agglutinant.
Dans le dessin annexé la figure 1 est une vue schématique montrant une forme d'appareil pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, tandis que la figure 2 est un dessin schématique montrant un exemple d'appareil pour le refroidissement des briquettes chaudes et le traitement préliminaire de la matière première.
<Desc/Clms Page number 13>
La figure 3 est une coup* transversale -verticale dans un four à distillation sèche suivant les liante A-A de la figure 1.
En ae reportant au deaain et plus particulièrement a. la figure 1 on voit qu'une matière première charbonneuse pulvérisée est introduite, par une trémie 1 et un tranapor- teur à via 2, dans un four rotatif métallique 3 équipé axialement de longues plaques de ramassage en métal 4, distil- lée à aec, par chauffage indirect pendant son passage dans le four 3, puis introduite dans un couvercle d'extrémité fixe 5, se prolongeant légèrement vera le bas pour contenir la quantité adéquate de matière première et raccordé à sa partie inférieure, à un transporteur à via 9.
La matière première traitée à chaud oontenue dans le couvercle 5 est ainsi amenée par le transporteur 6 à un conduit 7 d'où il est introduit, au moyen d'une soufflante 8, dana une trémie 9 fonctionnant comme séparateur cyclone et munie, à sa partie inférieure, d'une vis de pression 10. La matière passe ensuite par la trémie 9, la vis à pression 10 et un caisson de guidange 11 -vers une machine à briqueter 12. lea briquettes de charbon chaudes formées par cette dernière tombent, par un couloir 13, sur un transporteur sans fin 14, en même temps que les déchets, qui arrivent avec les briquettes sur un tamis 15.
Les briquettes de charbon chaudes sortant de l'extrémité du tamis 5 sont introduites, par une ohute 16, dans une trémie mélangeuse 17 dans laquelle une matière première charbonneuse sèche et pulvérisée à une dimension de grains choisie est introduite par un conduit 18, pour former un mélange avec les briquettes chaudes. Le mélange résultant descend graduellement et tombe sur un transporteur sans fin 19, au moment où sa température est de 200 environ.
Pour arriver sur un tamis 20. Les briquettes de charbon à
<Desc/Clms Page number 14>
200 environ sortant de l'extrémité inférieure du tamia 20 sont introduites, par une chute 21, dame une trémie mélangeusr
22 où une matière première charbonneuse en poudre, .. graine grossiers, et le déchet traversant le tamis 15 et venant de la ohute fixée sous celui--ci sont introduite par un conduit 24 en mélange aveo les briquettes de charbon à 200 C environ.
Le mélange résultant descend progressivement, tombe sur un transporteur sans fin 25 au moment où sa température tombe un niveau adéquat (90 C environ) et la matière première ainsi que les briquettes tombent sur un tamis 26.
Des briquettes de charbon refroidies (à 90 C environ par exemple) sortent de l'extrémité inférieure du tamis 26, tandis que la matière charbonneuse traversant le tamis 20 passe dans une chute 23 et est prête à être envoyée comme matière première pour briquettes de charbon à la trémie 1, déjà. broyée à la dimension de grains choisie et préchauffée à
200 C environ.
La. matière charbonneuse en poudre, séchée pendant sa descente dans la trémie 22, passe à travers le tamis 26 et une ohute à charbon 27 et arrive dans un broyeur 28 qui peut l'amener à la dimension de grains voulue (par exemple pour passer dans un tamis B.S.S. inférieur à 18-30 mailles) afin de l'envoyer à un oonduit 18.
Le gaz de distillation sèche àf basse température produit dans le four rotatif 3 est introduit, par le couvercle d'extrémité 5, un oonduit 29, un conduit 30 et une soufflante
8, dans un conduit 7 sous forme de courant gazeux qui sort aveo la matière première des briquettes de charbon introduites dans ce courant à l'intérieur de la trémie 9 agissant comme un séparât ur cyclone. Le gaz se séparant de la matière première est introduit par un conduit 31 dans un condenseur
<Desc/Clms Page number 15>
(non représenté) afin de séparer les gaz et le goudron à basse température contenus dans le z de distillation sèche.
Si on le désire, une partie du gaz du conduit 31 peut être recyclée par le conduit 32, le conduit 30 et la soufflante 8 dans le conduit 7 et la vapeur de goudron chaude spécialement produite comme liant pour le briquetage, à partir de goudron à basse température, de goudron ordinaire ou d'un autre produit similaire, peut être introduite dans le conduit 30, le conduit 7 ou la trémie 9.
Dans ce cas, on peut même utiliser une matière première constituée par un charbon faiblement agglutinant comme constituant principal, par exemple TY70 pour produire les charbons moulée de l'invention en le chauffant à 450-500 C dans le four 3, car la matière première traitée à chaud ayant perdu ses propriétés de liant peut absorber le liant adéquat constitue par la vapeur de goudron; ceci devrait être noté pour le choix de la matière première d'un charbon moulé. Quand une soupape 33 prévue dans le conduit 31 et une soupape 34 montée dans le conduit 29 sont ajustées de manière appropriée, la pression du gaz dans le oouverole d'extrémité 14 peut être maintenue adéquatement pour empêcher l'entrée du gaz de combustion du carneau 39 dans le oouverole 5.
Le four rotatif métallique 3 est fixé sur un bloo métallique cylindrique creux 35, monté sur un palier 36, et supporté par des galets 45 et 40, il est entraîné en rotation par une poulie 37 fixée sur le bloc 35. Le four 3 est entouré d'un mur en briques 38, pour former un carneau 39 et possède une chambre de combustion 40 équipée d'un brûleur à gaz ou à l'huile 41 et d'une tuyère 42 par laquelle une partie des gaz perdus venant du carneau est soufflée dans la chambre 40, pour régler la température du gaz de combustion qui doit être supérieure, dans la mesure appropriée,
<Desc/Clms Page number 16>
à la température maximale choisie de la matière première se trouvant dans le four rotatif.
Le gaz de combustion à la température réglée est soufflé dans le oarneau 39 par un orifice 43, pour chauffer le four 3 et sort finalement sous forme de gaz brûlé par un orifice 44, prévu à l'extrémité du oarneau 39 dans un carneau extérieur non représenté.
On peut utiliser la majeure partie des gaz brûlés pour préchauffer l'air de combustion.
Au cours de l'expérience, même quand le four 3 est installé horizontalement, les graine de la matière première se déplacent méthodiquement vers le couvercle d'extrémité 5, par suite de la rotation du four, de sorte que les longues couches de matières premières disposées axialement dans le four ne gonflent pas, sauf une partie en pointe formée par la cascade de grains tombant de l'orifice du transporteur à vis 2. De même, quand les transporteurs à ne 2 et 6 sont arrêtés et que seul le four 3 tourne, tous les graine intérieure et extérieurs sont mélangea et Chauffée uniformément, maïa l'ordre de leur mouvement n'est pas dérangé par la rotation.
En conséquence,, quand le tour rotatif est placé horizontalement et que les extrémités libres des plaques de ramassage sont parallèles à son axe, les graina de matière première arrivent rapidement dans la partie du four où règne la température la plus élevée, atteignent rapidement la température maximale sélectionnée, dans l'ordre d'arrivée, en outre, on peut facilement réaliser cette température et la durée de chauffage choisies de la matière première.
Les plaques de ramassage comprennent, de préférence, une plaque d'extrémité 47, percée d'un trou concentrique d'une dimension telle que les extrémités des plaques de ramassage émergent à la hauteur correcte dans le trou, ainsi
<Desc/Clms Page number 17>
que des orifices 48, partiellement délimités par la. surface intérieure du four. Les plaques de ramassage sont ainsi maintenues de manière rigide et la matière première ae trouvant dans le four sort dans le couvercle 5 de la. manière suivante.
La surface supérieure de chaque couche de matière première dans loo compartiments du four 3 est un plan incline dans le aena de sa rotation, car chaque forme des sections transversales des couches est constamment modifiée par cette rotation et lea grains de matière première roulant constamment aur la surface d'où ils sont enlevés pour tomber sur la surface de la couche se trouvant dans le compartiment suivant tout en étant suffisamment ramassés par la rotation; tous ces mouvements ont lieu en sens inverse de la rotation.
Toutefois, dana la partie extrême de la couche de matière première, vers le couvercle d'extrémité 5, la surface plane ci-dessus est déformée et les grains de matière première tombent dans le couvercle où la matière première descend au fur et à mesure de son enlèvement par le transporteur à vis 6. Les parties émergées des plaques de ramassage 5 au-dessus de la plaque d'extrémité 47 mont mécessaires quand une grande quantité de matière première est maintenue dans le four pour prolonger son temps de séjour.
Quand une petite quantité est maintenue dans le fours on quand la rotation du transporteur à vis 2 est arrêtée pour changer le type de matière première, ou pour quelqu'autre rainson, la matière première se trouvant dans le four 3 est enlevée par les orifices 48 dans le couvercle 5 jusqu'à ce que le four soit essentiellement vide.
Quand on produit du charbon moulé à utiliser comme matière première d'une matière charbonneuse de haute qualité, l'appareil représenta au dessin est modifié de manière à utiliser la matière première venant du transporteur à via 6 ou celle
<Desc/Clms Page number 18>
stockée dans la trémie 9. Le séchage de la matière première charbonneuse pulvérisée peut N'effectuer dama un séparateur cyclone, au moyen de gaz perdu chaud sortant de l'orifice 44, qui est mélangé à l'air pour diminuer sa température et la ramener dè 400 C environ à 200-250 C, ou bien l'on peut adopter un autre procédé de séchage.
Dans le cas où la trémie 9 n'est pas conçue comme un séparateur cyclone, on peut y introduire la matière première traitée à chaud par un transporteur approprié différent d'un courant gazeux. Au lieu d'un séparateur cyclone, on peut utiliser deux ou un plus grand nombre de ceux-ci disposés en série.
Dans la mise au point de l'invention, on effectua d'abord des expériences en employant une matière première constituée dans chaque cas par un type unique de charbon, comme indiqué au tableau 1. Plus particulièrement un charbon sous forme d'une courte colonne de 20 mm de diamètre et 20 mm de hauteur fut préparée en plaçant 8-9 du charbon constituant la matière première en-dessous d'un tamis de 18 mailles PSS dans un moule métallique chauffé à la température de moulage; ce moule était équipé d'un fil électrique chauffant sur sa surface intérieure et l'on appliqua une matrice de presse sur le charbon en maintenant la température pendant 30 minutes;
une le moulage à la presse se fit sous/pression de dix tonnes par pouce carré dans une machine d'essai de compression Amsler et en enlevant immédiatement le produit du moule. Le charbon moulé fut cokéfié ou distillé à sec en portant la température à 1.000 C, à une vitesse de 7 C par minute, dans un four à moufle équipé d'un dispositif de réglage potentiomètre, et en maintenant cette température pendant 30 minutes. La densité app@rente, la résistance à la compression et la teneur
<Desc/Clms Page number 19>
en matières volatiles du charbon moulé et du produit cokéfié furent mesurés. Les résultats obtenue f gurent au tableau II.
Comme on le voit clairement à ce tableau, des charbons non agglutinante, tela que ceux de Takamatsu et Haburo, ne ramollissent pas et ne fondent pas comme le charbon aggluti- nant, même lorsqu'on les chauffe pour provoquer une intense décomposition à chaud, mais ils acquièrent un faible pouvoir adhésif, de sorte qu'en les comprimant sous une pression relativement faible de 2 à 300 kg/cm2, les grains de charbon sont agglutinés ensemble pour former des charbons moulés.
La densité apparente ainsi que la résistance à la compression atteignent, dans chaque cas, un maximum à une température qui provoque la vitesse dé décomposition maximale (environ 390*C) et en élevant ou en abaissant la température de moulage, on provoque une diminution progressive, tant de la densité apparente que de la résistance à la compression, On a également oonstaté que le charbon de Takamatsu ayant une plus forte teneur en carbone donne un produit ayant une plus grande densité apparente et une plus grande résistance à la compression.
Quand on a utilisé du charbon Shak8ugetsu, la résistance à la compression et la densité apparente se situaient en un point intermédiaire entre ces deuxcharbons et l'on en a conclu que le pouvoir adhésif du charbon non agglutinant augmentait avec la teneur en carbone.
Avec du charbon faiblement agglutinant, tel que ceux d'Ashibetsu et de Yubari, le ramollissement et la fusion devenaient très prononcés peu de temps après le début de la décomposition à chaud, de sorte qu'il est tout à fait impossible de fabriquer un charbon moulé dense à l'intérieur de leurs limites.de températures de ramollissement et de fusion.
En particulier, le charbon de Yubari a une fluidité et un coefficient de dilatation tellement élevée que sa manipulation est difficile. Le jeune charbon, y compris le charbon
<Desc/Clms Page number 20>
bitumeux, peut se subdiviser en charbon non agglutinant, charbon faiblement agglutinant et charbon fortement aggluti- nant et le charbon faiblement agglutinant peut à son tour se subdiviser en deux classée, l'une ayant une teneur en carbone de 80 à 83% et l'autre de 83 à 85%, qui possèdent des caractéristiques d'adhésivité, de ramollissement et de gonflement supérieures à celles de la première.
Contrairement au charbon faiblement agglutinant, le charbon fortement agglutinant Itmann des Etats-Unis ne se ramollit, ni ne se gonfle autant que celui-ci; il peut donc se mouler à la presse et possède un pouvoir de coké- faction prononcé. Sa densité apparente et sa résistance à la oompression sont maxima à 450. environ et quand le charbon moulé préparé à cette température est cokéfié à 1.000 C, il gonfle et se déforme avec une diminution de sa densité apparente et de sa résistance à la compression.
La teneur en matières volatiles du charbon moulé a diminué respectivement de 26 % dans le cas du charbon de Haboro
EMI20.1
moulè à 4000cri de 24% dans le charbon de 2akamatsu moulé à la même température et de 16 % dans le cas du charbon d'Itmann moulé à 450 C.
On a constaté d'après les résultats des expériences ci-dessus que quand on emploie un seul type de charbon, il est possible de produire du charbon moulé d'une résistance mécanique inférieure, convenant pour l'usage général comme combustible ou agent de réduction, mais il est impossible de produire un charbon moulé convenant comme matière première d'une matière carbonée de haute qualité et comme charge pour la fusion rapide mentionnée ci-dessus dans un haut fourneau.
<Desc/Clms Page number 21>
En conséquence, l'inventeur a effectué des expériences où une matière première constituée par un charbon non agglu- tinant et un charbon agglutinant ou une matière première si- milaire sont employés et il a réussi à produire des charbons moulés comme bases de charbons moulés industriels, qui ont une haute résistance et ont en outre la propriété de pouvoir se convertir en cokes moulés très résistants, sans craquage et sana collage, lorsqu'on les soumet à la distillation sèche à haite température. Le tableau III illustre ces exemples. Le charbon des groupes 1, 2 et 4 a la forme d'une courte colonne de 20 mm de diamètre et de 20 mm de hauteur, tandis que le charbon du groupe 3 a une forme ovale et des dimensions de 50 mm x 50 mm x 36 mm.
Les charbons moulés sous la forme d'une courte colonne et les cokes moulée à partir de ceux-ci ont été préparés dans les conditions de moulage décrites au tableau III et de la même manière qu'au tableau II. Les charbons de forme ovale furent prépasés en plaçant 65 gr environ du charbon matière première dans un petit tube en fer et en plaçant ce tube dans un tour moufle préchauffé, équipé d'un dispositif de réglage de la température à potentiomètre;
le tube a été maintenu à la température de moulage pendant 70 minutes, puis on l'a retiré du four et on a transféré la matière première, à la température de moulage, dans un moule métallique chauffé à cette température et muni d'un fil électrique chauffant à aa surface extérieure; on a ensuite appliqué une matrice de presse sur le charbon qui a été moulé sous une pression de 10 tonnes par pouce carré, dans une machine Amsler pour les essais de compression puis on a retiré immédiatement le produit du moule. Les charbons moulés ont été ookéfiés par le même procédé que les charbons du tableau II.
<Desc/Clms Page number 22>
Tableau I - Charbon utilisé comme matière première pour les charbons moules des tableaux II et III s.s.c. = sur base du charbon sec, sans cendres
EMI22.1
<tb> Charbon <SEP> s.s.s. <SEP> Analyse <SEP> industrielle
<tb> Type <SEP> Origine <SEP> Symbole <SEP> C% <SEP> Eau <SEP> Cendres <SEP> Matières <SEP> Carbone
<tb> % <SEP> % <SEP> volatiles <SEP> fixe
<tb> Charbon <SEP> Lignite <SEP> Shakubetsu <SEP> S <SEP> 75.6 <SEP> 7.23 <SEP> 10. <SEP> 63 <SEP> 44.77 <SEP> 37.29
<tb> non
<tb> agglutinant <SEP> Charbon <SEP> bitumeux <SEP> non <SEP> Takamatsu <SEP> T <SEP> 79.5 <SEP> 4. <SEP> 32 <SEP> 11.36 <SEP> 41.23 <SEP> 43.09
<tb> agglutinant.
<tb>
Charbon <SEP> bituCharbon <SEP> meux <SEP> faible- <SEP> Ashibetsu <SEP> A <SEP> 82. <SEP> 3 <SEP> 2. <SEP> 50 <SEP> 3. <SEP> 13 <SEP> 44.47 <SEP> 49. <SEP> 90
<tb> ment <SEP> agglutiaggluti- <SEP> nant
<tb>
EMI22.2
nant ############ ######### ####### ####### ###### ####### ######### ##########..
EMI22.3
<tb>
Carbon <SEP> bitumeux <SEP> faible- <SEP> Yubari <SEP> i <SEP> 84.5 <SEP> 1.25 <SEP> 5.68 <SEP> 41.07 <SEP> 52.00
<tb> ment <SEP> agglutinant
<tb> Charbon <SEP> bitumeux <SEP> fortement <SEP> Itmann <SEP> 1 <SEP> 88.7 <SEP> 1.18 <SEP> 9.06 <SEP> 19.28 <SEP> 70.48
<tb> agglutinant
<tb>
<Desc/Clms Page number 23>
Tableau II - Charbon moulé et produit cokéfié (préparé dans chaque cas à partir d'un seul type de charbon)
EMI23.1
<tb> Charbon <SEP> moulé <SEP> Produit <SEP> cokéfié
<tb>
EMI23.2
Charbon ##############-######-## -############# ################,
##################### -
EMI23.3
<tb> Tempéra- <SEP> Densité <SEP> Résistan- <SEP> Constituants <SEP> Densité <SEP> Résistance <SEP> à <SEP>
<tb> ture <SEP> de <SEP> apparen- <SEP> ce <SEP> à <SEP> la <SEP> volatiles <SEP> apparente <SEP> la <SEP> compression
<tb> moulage <SEP> te <SEP> compres- <SEP> Kg/cm
<tb> C <SEP> sion
<tb> Kg/cm
<tb> Haboro <SEP> 365 <SEP> 1.08
<tb> (lignite <SEP> 390 <SEP> 1.13
<tb> non <SEP> agglu- <SEP> 400 <SEP> 1. <SEP> 03 <SEP> 10 <SEP> 35.5 <SEP> 1.11 <SEP> 1
<tb> tinant) <SEP> 440 <SEP> Impossible <SEP> à <SEP> mouler <SEP> en <SEP> raison <SEP> du <SEP> manque <SEP> de <SEP> pouvoir <SEP> adhésif
<tb> Takamatsu
<tb> (charbon <SEP> 350 <SEP> 1.01 <SEP> 4 <SEP> 36.7
<tb> non <SEP> 365 <SEP> 1.08 <SEP> 28 <SEP> 35.0
<tb> aggluti- <SEP> 375 <SEP> 1.13. <SEP> 38 <SEP> 34.8
<tb> nant <SEP> 390 <SEP> 1.
<SEP> 21 <SEP> 89 <SEP> 31.2
<tb> nant <SEP> 400 <SEP> 1.16 <SEP> 42 <SEP> 31. <SEP> 0 <SEP> 1.27 <SEP> 40
<tb> 410 <SEP> 1.13 <SEP> 28 <SEP> 25.4
<tb> 440 <SEP> 1.10 <SEP> 14 <SEP> 24.8
<tb> 450 <SEP> 1.02 <SEP> 7
<tb> Ashibetsu
<tb> (faiblement <SEP> Impossible <SEP> à <SEP> mouler <SEP> en <SEP> raison <SEP> du <SEP> gonflement
<tb> agglutinant)
<tb> Yubari
<tb> (faiblement <SEP> Impossible <SEP> à <SEP> mouler <SEP> en <SEP> raison <SEP> du <SEP> gonflement <SEP> extrêmement <SEP> prononcé
<tb> agglutinant)
<tb> Itmann <SEP> 400 <SEP> 1. <SEP> 17 <SEP> 33 <SEP> 18. <SEP> 7 <SEP> 1. <SEP> 18 <SEP> 48
<tb> (fortement <SEP> 410 <SEP> 1.21
<tb> agglutinant) <SEP> 450 <SEP> 1.30 <SEP> 107 <SEP> 16.2 <SEP> 1.10 <SEP> 87-
<tb> 500 <SEP> 1.
<SEP> 03 <SEP> 24 <SEP> 12.4 <SEP> c
<tb>
EMI23.4
##############################################################################
<Desc/Clms Page number 24>
Tableau III Charbon moulé et produit cokéifié (préparés à partir d'un mélange de charbons) (1)
EMI24.1
<tb> Charbon-matière <SEP> Charbon <SEP> moulé <SEP> Produit <SEP> cokéfié
<tb>
EMI24.2
première ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯###
EMI24.3
<tb> Groupe <SEP> N <SEP> Compo- <SEP> Granulomé- <SEP> Temp.de <SEP> Pression <SEP> Densité <SEP> Résistance <SEP> Densité <SEP> Résistance <SEP> à.
<tb> sition <SEP> trie <SEP> mélange <SEP> de <SEP> Apparente <SEP> à <SEP> la <SEP> com- <SEP> apparente <SEP> la <SEP> compression
<tb> Tamis <SEP> BSS <SEP> C <SEP> moulage <SEP> pression <SEP> Kg/cm2
<tb>
EMI24.4
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯ cm2 Ks/cm2¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯
EMI24.5
<tb> 1 <SEP> TY20 <SEP> 400 <SEP> 300 <SEP> (matières <SEP> 138 <SEP> 1.46 <SEP> 400
<tb> volatiles
<tb> 35.4%)
<tb> 1. <SEP> 22
<tb> Groupe <SEP> 2 <SEP> TY30 <SEP> 400 <SEP> 300 <SEP> gonflé <SEP> 90.
<tb> roupe <SEP> 3 <SEP> TY30 <SEP> Inférieur <SEP> au <SEP> 450 <SEP> 300 <SEP> (matières <SEP> 56 <SEP> 1.30 <SEP> 158
<tb> 1 <SEP> tamis <SEP> 18 <SEP> volatiles
<tb> pour <SEP> T <SEP> et <SEP> H <SEP> 23,4)
<tb> 4 <SEP> TY20 <SEP> 450 <SEP> 300 <SEP> 1.08 <SEP> 44 <SEP> 1.24 <SEP> 76
<tb> 5 <SEP> TY40 <SEP> Inférieur <SEP> au <SEP> 450 <SEP> 300 <SEP> 1.10 <SEP> 60 <SEP> 1.29 <SEP> 177
<tb> tamis <SEP> 60
<tb> pour <SEP> y,I& <SEP> A
<tb> 6 <SEP> TI30 <SEP> 450 <SEP> 300 <SEP> 1. <SEP> 12 <SEP> 56 <SEP> 1. <SEP> 35 <SEP> 145
<tb> 7 <SEP> TA30 <SEP> 450 <SEP> 300 <SEP> 1. <SEP> 06 <SEP> 30 <SEP> 1. <SEP> 24 <SEP> 25
<tb> 8 <SEP> HY20 <SEP> 450 <SEP> 300 <SEP> 1.
<SEP> 04 <SEP> 36 <SEP> 1.23 <SEP> 65
<tb>
<Desc/Clms Page number 25>
(2)
EMI25.1
.===---- - -===-=--,....,...,.. .:..- .::... -:::....=...... -='=---'-'-.....;:1 r ol v ,.='1>:,.¯--- ¯hd\1i:.:kéi'U 1 Groupe NO Compo- Gr-,,",uIomô- :?9Dl ,.;le:.' ' ::?:'''Gs;:1.#J.
De..lsi ,;; RéJ::1.St2CQ j)1;ni t,Ó Eé3ia'tanae Bition 'o=1: ;élz";xo .1:> iL9paztentfi à. iÔ eon- aiil-én.i cozp.?estion -;::1;;; cdc m(Cle-g(' ,;;. boze Apparente ,fl & 1<J. ún.= apper/Slri;e à la co,"e8TY20 TC#1is ESS I t3(J l' 1:"'i?-::'$>ge 1)zoeasion :!:lion TY20 400 200 1.20 59 1.24 152 10 TY20 420 ZWO 1.13 49 1.21 132 Groupe Il TY25 In--Périeur o % Omo 2J\) J (Mat. \1"0- (Cendres 1.28 (Cendres
EMI25.2
<tb> au <SEP> tamis <SEP> S <SEP> latile <SEP> 10.75) <SEP> (cENDRES
<tb> pour <SEP> 30,5%) <SEP> 71 <SEP> 300
<tb> 12 <SEP> TY30 <SEP> 400 <SEP> 200 <SEP> 1.19 <SEP> 80 <SEP> 1.22 <SEP> 74
<tb> 13 <SEP> t160 <SEP> Inférieur <SEP> au <SEP> tamis <SEP> 18 <SEP> 450 <SEP> 200 <SEP> 1.21 <SEP> 86 <SEP> 1. <SEP> 35 <SEP> 86
<tb> au <SEP> tamis <SEP> 18
<tb> pour <SEP> Y,I&A
<tb> 14 <SEP> SA35 <SEP> 390 <SEP> 200 <SEP> latile <SEP> (Cendres <SEP> 1.
<SEP> 28 <SEP> 215
<tb> 31. <SEP> 5) <SEP> 10.45)
<tb> 1. <SEP> 24 <SEP> 108
<tb> 15 <SEP> S45 <SEP> 400 <SEP> 200 <SEP> 1.21 <SEP> 80 <SEP> 1.26 <SEP> 265
<tb> A35
<tb> 120
<tb> Groupe <SEP> 16 <SEP> TY25 <SEP> Inférieur <SEP> 400 <SEP> 300 <SEP> 1. <SEP> 19 <SEP> 61 <SEP> 1.26 <SEP> 130
<tb> au <SEP> tamis <SEP> 10
<tb>
EMI25.3
17 T'Y25 pour T et:
Y 400 200 1.20 59 1.24 152
EMI25.4
<tb> 18 <SEP> TY2 <SEP> 400 <SEP> 100 <SEP> .1 <SEP> 06
<tb> roupe <SEP> 19 <SEP> TI50 <SEP> Inférieur <SEP> 450 <SEP> 300 <SEP> 82 <SEP> 101
<tb> 4 <SEP> au <SEP> tamis <SEP> 18
<tb>
EMI25.5
pour ce & 20 1 T160 pour GO 00 88 06
<Desc/Clms Page number 26>
Note : 1 Les compositions TY20, 845, A35, 120 représentent, respectivement, 80 % de charbon 1 + 20 % de charbon Y et 45 % de charbon S + 35 % de charbon A + 20 % de charbon I,, - etc...
Comme le montre le tableau III, puisque la composition constituée par du charbon non agglutinant agissant comme matière principale essentielle et le charbon agglutinant incorporé à celle-ci peut permettre un échappement facile du gaz, on a constaté qu'en choisissant correctement la composition, la température et la durée du chauffage, la dimension des grains de la matière première charbon et la pression de moulage, on peut empêcher des phénomènes défa- vorables comme la formation de fissures et de crevasses dues à l'extension et au retrait, tant qu moment du moulage qu'au moment de la cokéfaction.
En retirant du moule l'échantillon ne 2 contenant un pourcentage trop élevé de charbon Y, la partie centrale de la colonne cylindrique s'est dilatée de telle façon que, sur la partie extérieure qui s'est solidifiée la première, il s'est formé une large fissu- re horizontale. A l'exception de l'échantillon n 1, la densité apparente du charbon moulé du groupe 1 est inférieure à celle de l'autre groupe. Ceci est du au fait que quand du charbon non agglutinant et du charbon agglutinant sont mélan- gés uniformément et moulés à chaud à la presse, le gaz engendré à un passage trop étroit pour s'échapper, de sorte que le gaz restant rend difficile une compression suffisante du charbon, en raison de la plus fine dimension des grains et 4'une quantité considérable de charbon agglutinant.
L'échantillon n 1 a'pu être comprimé adéquatement, parce que le type de charbon, les pourcentages du mélange, la températu a de moulage, etc... sont corrects et sa densité
<Desc/Clms Page number 27>
apparente était supérieure à celle d'autres exemples du même groupe. En outre, la densité appar nte et la résistance à la compression du produit ookéfié sont considérablement plus élevées que celles des autres exemples. On suppose qu'il n'y avait pas .beaucoup de différence dans la porssité puisque le gaz engendré a été enlevé suffisamment par un chauffage rapide et que la densité effective est supérieure à celle du coke (environ 1.8), la polymérisation et la condensation se sont donc poursuivies normalement et en conséquence, la carbonisation a continué dans une large mesure.
De sorte que, quant au n 1, le transfert facile vers la série du graphite est considéré. On oroit que ceci est dû principalement à la petite dimension des grains de la matière première charbon. Dans une reoherohe récente pour préparer une matière carbonée de haute qualité, en utilisant une matière première préparée en moulant à la presse du charbon agglutinant à la température ambiante, sous une pression supérieure à 1.000 kg/om2, on a employé une poudre très fine (en-dessous de 200 mailles, tamis BSS) pour augmenter la résistance du produit enfourné. Toutefois, comme le présent procédé utilise l'effet favorable du moulage à chaud, la dimension de grains inférieure à 60 mailles tamis BSS semble pouvoir servir.
Tandis qu'on a proposé un procédé pour préparer des électrodes à partir d'un charbon agglutinant finement pulvérisé, où le charbon agglutinant est préchauffé à une température inférieure à 5000, dans la présente invention, la matière première charbonneuse qui contient un charbon non agglutinant comme constituant principal, pulvérisé de manière relativement grossière comme indiqué ci-dessus, est moulée à la presse après avoir été traitée à chaud de manière appropriée.
<Desc/Clms Page number 28>
La. raison pour laquelle la résistance de l'échantil- lon n 4 est très faible, est que, en raison de la haute température de moulage, le pouvoir adhésif du charbon T
EMI28.1
àiaparai% à peu près à 4 Ose .j, le du charbon Y commence à diminuer à la même tempér échantillon ne 2 moulé 40060 devrait être éoart'. , ,,"1 , 1 qu'il gonfle en raison d'un excès de charbon Y. Les échantillons n* 3 et 5 ont donné de bons produits ookéfiés en portant la température de moulage à 450 C à laquelle leur pouvoir adhésif diminue adéquatement, même s'ils contiennent une grande quantité de charbon Y.
Il est naturel de considérer que le produit cokéfié ne peut avoir une telle résistance, car à 450 C, le charbon T a perdu presque tout son pouvoir adhésif et en outre, le charbon Y est sur le point de commencer à perdre celui-ci. Le fort pouvoir liant de cet exemple est dû, - croit-on, au fait que le charbon non agglutinant, qui a été précédemment converti en une masse poreuse par décomposition à chaud, absorbe bien le liquide et la vapeur adhésifs avec l'aide de la pression du gaz; ce liquide et cette vapeur adhésifs ainsi que cette pression du gaz sont dûs à la chaleur de décomposition du charbon faiblement agglutinant.
L'échantillon n 6, préparé par la substitution du charbon 130 au charbon Y30 dans l'échantillon n 3, a une propriété adhésive inférieure, de sorte que le gaz s'échappe bien et que la matière peut être comprimée plus facilement, avec le résultat qu'on obtient une densité apparente élevée. De même que l'échantillon n 4, les échantillons 7 et 8 ont une résistance inférieure, en raison de leur propriété adhésive excessivement faible pour leur température de moulage, mais du fait que tous les petite grains sont bien agglomérés même avec un pouvoir adhésif faible, l'échappement du gaz au moment du moulage à la prenne
<Desc/Clms Page number 29>
est insuffisant et il en est de même de la compression. les groupes 2 et 3 ont une dimension de graina plus large que le groupe 1.
Si le grain de charbon a une forte dimension, il exige un tempe plus long pour que la chaleur parvienne au centre, du fait que la conductivité calorifique du charbon est médiocre. La. conséquence est une différence dans la décomposition à chaud entre les graina de charbon, une diminution dans la vitesse de décomposition et une suspension du faible pouvoir adhésif. les échantillons 9 et 1 sont représentatifs de l'effet intense de la dimension du grain sur la résistance, A l'exception de la dimension des grains, les conditions de moulage pour ces exemples, sont à peu près égales, mais la résistance de l'échantillon n 1, dont le grain est de plus petite dimension, eat beaucoup plus élevée.
Bn ce qui concerne la proportion entre les charbonsT et Y, pour le groupe 1, la composition TY 20 est la mieux appropriée et pour le groupe 2, la composition qui convient le mieux est la composition TY 25 où la proportion du charbon Y a été augmentée de 5 %. Ceci est dû à l'effet décrit ci-dessus de la dimension du grain.
Le m 12 comparé au n 11 et le n 13 comparé au n 6 ont respectivement un plus grand pouvoir adhésif de la matière préfère charbon et une résistance plus élevée des charbons moulés, mais les produite cokéfiés ont une résistance considérablement Inférieure. Ceci peut s'attribuer a. des microfissures possibles à l'intérieur du produit cokéfié, par suite d'un excès de charbon agglutinant.
L'échantillon n 14 de la composition SA 35 a une résistance très élevée du fait que, tandis que le charbon non agglutinant et le charbon agglutinant utilisés ici ont un pouvoir adhésif inférieur à celui de l'échantillon constitué de T et d'Y, le pourcentage de charbon agglutinant
<Desc/Clms Page number 30>
a été augmente et la température de moulage a été diminue à 390 C, oompte tenu de la teneur en carbone. Dame l'échan- tillon n 15, le charbon non agglutinant dans l'échantillon n 14 a été diminué de 20 % et remplacé par le charbon I fortement agglutinant; sa température de moulage a été choisie à 400 C.
Comme le charbon I commence à peine à se décomposer à cette température et n'est pas bien ramolli, la densité apparente et la résistance du charbon moule ont diminué, mais par suite du pouvoir cokéfiant du charbon I, la résistance du produit cokéfié a fortement augmenté.
Les trois exemples appartenant au groupe 3 avaient, la même composition, la même dimension de grains et la même température de moulage, mais la pression de moulage avait été modifiée et portée respectivement à 300, 200 et 100 kg/cm2. La densité apparente et la résistance du charbon moulé aussi bien que la densité apparente du produit ookéfié ont diminués en même temps que la pression, tandis que la résistance du produit cokéfié a augmenté.
Ceci peut s'expliquer comme suit. A mesure que la pression augmente pendant le moulage, les grains du charbon non agglutinant supportant cette pression sont broyés pour remplir les vides et les vides minuscules sont imprégnés de charbon agglutinant Y ramolli. Toutefois, avec 25 de charbon Y ayant une dimension de grains de 10 mailles, ce charbon ne peut pas s'imprégner complètement et des parties denses sont formées aux endroits occupés précédem- ment par de grandes particules de ce charbon. Le charbon moulé aura donc une structure contenant un grand nombre de parties denses, ce qui augmentera sa résistance.
D'autre part, avec une pression de moulage de 100 kg/cm2, les vides entre les pa Seules sont relativement grands et on obtien un charbon moulé d'une résistance quelque peu inférieure. A l'origine, quand on emploie une matière
<Desc/Clms Page number 31>
première avec un grdn de grande dimension quoique les graine soient broyés lors du moulage à la p esse, ses constituants, le charbon non agglutinant et le charbon agglutinant, sont mélangés de manière non homogène.
En conséquence, un charbon moulé fait de cette matière première présente une structure non homogène, qui est cause de tensions internes ou de petites fissures dans la masse du produit ookéfié, en raison du retrait irrégulier se produisant lorsque le charbon moulé est cokéfié% Toutefois, quand on adopte une pression de moulage de 100 kg/om2, comme les vides entre les particules du charbon moulé sont grands, ce charbon peut se contracter facilement avant qu'il se produise des tensions internes à la cokéfaction. Ceci veut dire que le prdduit ookéfié à partir du charbon moulé sous une pression de 100 kg/cm2 présente moins de tensions internes ou de fissures et il est donc plus résistant que le produit cokéfié obtenu à partir du charbon moulé sous une pression de 300 kg/cm2.
La résistance du produit ookéfié du n 20 est consi- dérablement supérieure à celle du n 13, parce que la dimension de grains du charbon non agglutinant du n 20 est inférieure à celle du ne 13.
Quoique les charbons moulés du groupe 3 ont été préparés pour avoir une dimension convenant pour leur usage pratique dans un haut-fourneau ou un four similaire, l'effet de la proportion de la composition, de la température de moulage et des autres facteurs était égal à celui obtenu dans le cas d'un charbon moulé de petite dimension appartenant aux groupes 1 et 2.
En. outre, oomme la surface de la section transversale du produit est grande, même si la dimension des grains de la matière première est augmentée, c'est-à-dire même dans les expériences utilisant des charbons agglutinante ; et non agglutinants dont chacun a une dimension de grains
<Desc/Clms Page number 32>
inférieure à 10 mailles BSS, ou utilisant un charbon non agglutinant dont la. dimension de grains est inférieure à 7 mailles BSS, on ne constate aucun changement appréciable.
Au lieu d'une partie ou de la totalité du charbon non agglutinant dans le charbon matière première, on peut utiliser un charbon agglutinant qui a été rendu non agglutinant par oxydation partielle, car les expériences faites en utilisant cette matière première ont donné de bons résultats.
Tandis que les tableaux II et III donnent la résis- tance à la compression, le haut-fourneau exige un indice d'essai au tambour supérieur à 90. Les produits ayant une grande résistance à la compression ont également un indice d'essai au tambour élevé. D'âpres les recherches concernant le coke employé dans l'opération effective, la résistance à la compression était de 136-163 kg/om2, tandis que l'indice 'd'essai au tambour était de 90.5-93.6. En général, les charbons moulés chargés dans un haut-fourneau sont soumis à un effort de broyage plus élevé à mesure qu'ils descendent dans le four. L'effort maximum de broyage à la partie supérieure du four est dû au choc résultant de la chute au moment du chargement.
Le charbon moulé de forme ovale qui a une résistance à la compression de 51 kg/cm2 n'a pas été broyé, même quand il est tombé cinq fois sur le gravier d'une hauteur de quatre mètres, de sorte que l'on considère comme satisfaisante une résistance à la compression de 40 à 50 kg/om2.
Quand la température des charbons moulés suivant l'invention est portée au-dessus de la température de moulage, après leur chargement, ces charbons se carbonisent facilement et augmentent de résistance, parce qu'ils ont une teneur en matières volatiles adéquate, que les matières
<Desc/Clms Page number 33>
volatiles à basse température ont été éliminées et que la. résistance à la compression du charbon moule introduit dans le four augmente aveo la température, suivant la nature du charbon, jusque 1100-1200 C. Il est donc facile de préparer des charbons moulés ayant une résistance suffisante à tous les efforts de broyage se manifestant dans le four.
En ce qui concerne les charbons moulée devant servir de matière première pour la préparation d'articles en carbone de haute qualité, tels que des électrodes, la matière première de cette invention est le charbon et il n'est pas nécessaire d'utiliser des produits coûteux tels que le coke de pétrole, le coke de brai ou le coke ordinaire, comme dans les méthodes anciennes.
En outre, comme cette invention utilise l'avantage du procédé de moulage à chaud, il n'est pas nécessaire d'utiliser des particules aussi fines que dans les procédés antérieurs. Le charbon non agglutinant utilisé comme constituant essentiel non seulement permet un échappement facile du gaz libéré mais assure en outre une combustion rapide sans formation de fissures, Jusqu'ici, la combustion était si lente qu'il fallait plusieurs jours, parfois 10 à 20 jours, pour les produits de grande dimension.
Le charbon moulé suivant cette invention se caractérise en ce que les micropores innombrables sont distribués plus uniformément que dans la matière première antérieure utilisée pour l'enfournement et que la paroi du pore est très minoe, ce qui facilite l'échappement du gaz, du fait que le charbon moulé est constitué en majeure partie de charbon non agglutinante La carbonisation et la graphitisation de ces pareois de pores s'effectuent sous basse pression.
Comme cette basse pression facilite le progrès de la modification chimique accompagnant le dégagement de gaz, la carbonisation est accélérée et améliorée, Ceci est prouvé par le fait que dans l'échantillon n 1 du tableau III, on a obtenu une densité apparente de 1,46 aveo
<Desc/Clms Page number 34>
une vitesse de chauffage rapide ?eG par minute, qui n'a jamais été atteinte dans les procédât antérieurs de fabrioa. tion de matières carbonées de haute qualité. Il est dono tout à fait naturel qu'un produit ookéfié de densité apparente supérieure soit obtenu, si le charbon moulé de l'échantillon n 1 a un si grand pouvoir coagulant lors de la cokéfaction avec chauffage lent.
Pour la production commerciale de masse de la matière carbonée de haute qualité de cette invention, il est avantageux d'utiliser un charbon ayant une teneur en cendres aussi faible que possible et une dimension de grains qui soit la même que celle de l'exemple n 1 du tableau III, ou inférisure à celle-ci. La pression de moulage est de préférence, la même que pour l'exemple 1, ou supérieure, et le chauffage se poursuit, de préférence, jusqu'à 800 C, à une allure de 2 à 3 C par minute et ensuite par passage direct d'un courant électrique lorsque la graphitisation est effectuée.
Dans la présente invention, quoiqu'il soit possible de produire du charbon moulé en employant du charbon seulement comme matière première, il est possible d'utiliser un mélange comprenant du charbon et d'autree matières charbonneuses, comme des morceaux de charbon moulé, de coke et des matières similaires.
De même, on peut employer presque toutes les sortes de charbon comme matières premières et la composition de celles-ci peut être choisie dans une gamme très large (ou presque librement), car l'invention peut conférer à la matière première le pouvoir liant désiré par un traitement thermique adéquat dans le four 3 et même faire absorber à une matière première traitée à chaud, ayant perdu son pouvoir liant, de la vapeur de goudron à basse température, comme liant adéquat, ainsi qu'on l'a décrit précédemment.