Procédé<B>de</B> fabrication d'un aggloméré combustible. La présente invention a pour<B>'</B> objet un procédé de fabrication d'un aggloméré com bustible, homogène, brûlant facilement et<B>à</B> grands pouvoirs calorifique, catalytique et absorbant.
Ce procédé est caractérisé en ce que l'on prépare un mélange comportant au moins -un combustible solide finement divisé et au moins un agglomérant organique oxygéné, susceptible de se transformer chimiquement, par chauffage au-dessous de<B>500 ' C,</B> en don nant, de l'eau etdes produits carbonés solides et non distillables, puis en ce que l'on com prime le mélange et le cuit<B>à</B> une température suffisamment élevée et pendant un temps assez long pour que toute l'eau provenant de l'agglomérant soit entièrement éliminée de l'a- oméré.
1191 On peut obtenir ainsi un aggloméré qui convient particulièrement 'bien au chauffage domestique,<B>à</B> la combustion en gazogène, aux applications métallurgiques, aux absorp tions et aux décolorations. Les propriétés absorbantes et décolorantes de cet aggloméré s'expliquent par sa. constitution physique, correspondant<B>à</B> une densité élevée tout en possédant une porosité fine et régulière et par sa composition chimique qui le rapproche du carbone pur contenant au minimum<B>d'hy-</B> drogène et de cendres.
Dans les procédés de fabrication d'agglo mérés jusqu'ici connus, on mélange des pous siers de charbons divers avec des goudrons, ou des brais de houille, ou encore du naphte. <B>Ce</B> mélange -est aggloméré par compression et après séchage du produit on le porte finale ment<B>à</B> une température élevée.
D'autre part, les agglomérés dits ,bri quettes cokéfiées" -sont actuellement obtenues par la, carbonisation<B>à</B> haute température des poussiers de houille agglomérés avec du brai de houille.
Lors de la mise en oeuvre du présent pro <B>cédé,</B> on emploiera de préférence un combus tible ligneux carbonisé<B>à</B> une température suffisante par exemple<B>250 ' à 500</B> ', pour en assurer l'expulsion de la majeure partie de son eau de constitution.
L'agglomérant doit être un produit oxy géné, c'est-à-dire contenant une combinaison oxygénée.<B>Il</B> peut être constitué, par un mé- lan,ge de plusieurs substances organiques dont l'une au moins doit contenir de l'oxy gène combiné.
La proportion d'oxygène dans l'agglomé- rant est avantageuse lorsque la ou les subs- tanees dont il est formé, se décomposent an- dessous de<B>500 '</B> avec production presque ex clusive de vapeur<B>d'eau</B> et d'une matière carbonée, solide, non distilla-ble.
On pourra employer comme agglomérant les produits suivants soit seuls, soit Mélan- P,és entre eux: Goudrons, brais (provenant de la déeom- position chimique<B>ou</B> de la distillation des jus pyroligneux obtenus au cours (le la eai- bonisation du bois), goudrons de bois, (le tourbe on de ligiiite, oxydés selon un procédé connu, par exemple, par barbotage<B>à,
</B> fempé- Il rature modérée d'un courant gazeux oxydant tel que de l'air ozoné on de l'air seul afin de répondre aux conditions requises pour glomérant:
Résidus de la distillation des g -ont Irons de bois, tourbe ou lignite, oxydés s'il<B>y</B> a lieu pour répondre aux conditions requises-, Résidus<B>de</B> concentration des eaux d'ami- do#nnerie, de féculerie, <B>de,</B> sucrerie et de fa briques de pâte<B>à,</B> papier, convenablement concentré-- et oxydés.
On désigne, dans la présente description, sous- le, nom de ,goudrons oxydés" les gon- drons normaux et de basse température pro venant de la carbonisation des combustibles ligneux et qu'on oxyde complémenfairpinent si leur richesse naturelle en oxygène n'est pas suffisante pour correspondre aux quali <I>tés</I> requises selon la. présente invention.
Cet oxydation peut avoir lieu -par- Action de l'air seul, ou oxygéné, ou ozone on chloré, sur les goudrons en opérant par contact multiplié<B>à</B> température modérée-, Action d'un réactif oxydant liquide, tel qu'une solution d'hydrochlorite; Action d'un réactif oxydant solide, tel que le permanganate.
On désigne sous le nom de _--oudrons livdrogénés" les goudrons naturels d'origines diverses lie contenant pas 011 presque pas cl'oxy.,ène.
#1 Les brais presque exclusivement liydro- ,Iénés sont des brais ne contenant pas ou presque pas d'oxygène.
Les goudrons ÏIE, jus pyroligneux sont ceux -que l'on obtient par décomposition. sous l'influence de la chaleur, des produits aqueux provenant de<B>la.</B> earbonisation des combustibles ligneux. tandis que les #-ou- drons de bois sont les produits organiques liquides et non dissous dans les produits aqueux provenant de<B>la</B> carbonisation des combustible,<B>E</B> n d'autres termes.
les goudrons (le jus p#-rolineux sont en dis- qolùtioii ou en combinaison dans les liquides aqueux de condensation et. lie s'en séparent que sous l'action ultérieure de la chaleur; landîs que les goudrons de 'bois se trouvent séparés<B>à</B> l'ori-nine, par simple décantation.
On peut également préparer l'ao, omé- rant en faisant réagir.<B>à</B> température modé- rée, des composés ox,# (rénés, tels que par exemple ceux ci-dessus cités, avec des gou- drons ou des T)rai# li:
#7c1rogénés, en prpnanf soin que le --Produit formé contienne plus de <B>8</B> 'Xo d'oxygène, plus de<B>1</B> '/o d'h,-,rdrogène et mains de<B>90</B> '/o de carbone.
On modifie ainsi la, composition de ces goudrons et brais en provoquant la formation (le quantité- impor- fantes de vapeur d'eau, en Même temps que le produit s'épais#zit et donne naissanee # un agglomérant parfaitement apte ù. être em ployé selon le procédé<B>de</B> l'invention.
Selon un mode de procéder, des quantités variables de la matière première et de glom6rant ,ont mélangées, broyées, compri- mées, puis lentement portées<B>à</B> une tempéra- fure comprise entre<B>300</B> et<B>500',</B> en tous cas ne dépassant -na.sz notablement celle réalis:##f-, -flons la fabrication des charbons mis, en #uvre.
<B>Il</B> en résulte un conibusfible de forine ré(rillière, d'une densité voisine de<B>0.8,</B> brfi- lant avec mir, extrême f,,teilit6 maloré 1#a forte cohésion: dé.-oageant un pouvoir ealori- fique élevé, ne donn"Int ni<B>fumée,</B> ni odeur. ni cendreq en quantité notable.
Dans le cas où on utilise comme agglo mérant le produit résultant de la réaction de goudrons oxydés sur des brais ou des gou drons hydrogénés, par la cuisson finale de ces agglomérés,<B>à</B> basse température, il se formera<B>à</B> basse température, entre<B>190</B> et <B>300</B> ', sans, que les propriétés du combustible se trouvent sensiblement altérées, de la va peur d'eau et<B>à</B> des températures plus élevées, entre<B>300</B> et<B>500 '</B> de l'acide acétique, de l'al cool et des goudrons en quantités notables et d'une valeur telle que la recette réalisée pourra couvrir dans une certaine mesure les frais de traitement.
Si au lieu d'opérer sur des goudrons ou sur des brais hydrogénés, on fait réagir les ,croudrons oxygénés sur des brais préalable- D ment oxydés, par l'une des méthodes connues (action de Fair, de l'ozone, etc.), on obtien dra plus rapidement un agglomérant présen tant les qualités requises.
Enfin, certains corps incorporés<B>à</B> la masse (oxydes de fer, de cuivre, de nickel, sels, métalliques divers, etc.) faciliteront grandement les actions désliydratantes, et les propriétés cafalysantes et absorbantes signalées ci-dessus, de même qu'ils agiront en modifiant<B>la</B> fusibilité des cendres.
Voici,<B>à</B> -titre d'exemple, le détail de la fabrication d'un aggloméré, en partant d'une poudre de charbon de bois cuit au-dessous de 450' et d'un agglomérant (goudrons ou brais) obtenu au cours de la distillation des jus pyroligneux.
<I>Exemple</I> I: On broie ensemble finement<B>3</B> parties de poudre de charbon avec 2 parties de l'agglo mérant partiellement oxydé, puis on soumet <B>à</B> l'action de la presse, soit<B>à</B> froid, soit<B>à</B> chaud, le mélange ainsi obtenu.
Les agglomérés sont chauffés<B>à 300 '</B> et maintenus<B>à,</B> cette température tant qu'il se dégage de la vapeur d'eau. On défourne, puis on laisse refroidir.
<I>Exemple II:</I> On prend comme combustible le demi- coke pulvérulent provenant de la, carbonisa- tion de la tourbe propre,<B>à</B> basse température, et comme agglomérant le brai de goudron de tourbe oxydé par l'air,<B>à</B> une température modérée.
On broie finement 2 parties de demi-coke avec<B>3</B> parties d'agglomérant spécial; puis on comprime<B>à</B> froid et en passe au four dont on élève progressivement<B>la,</B> température jus qu'à 400<B>'</B> que l'on maintient tant qu'il se dégage de la vapeur d'eau. <I>Exemple III:</I> On mélange ensemble<B>5</B> parties de char bon de bois pulvérisé cuit<B>à 500 '</B> et<B>3</B> par ties d'agglomérant obtenu par l'oxydation<B>à</B> température modérée des goudrons de bois distillés<B>à</B> basse température. Après com pression<B>à</B> chaud du mélange pulvérisé, on cuit les agglomérés dans un four progressive ment chauffé jusqu'à 450 '.
Les propriétés combustibles, absorbantes et catalysantes des agglomérés ainsi obtenus se trouveront notablement augmentées par incorporation de divers oxydes ou sels miné raux avant la pulvérisation. On utilisera pax exemple dans'ce but des sels de cuivre, de niekel, de zinc, de fer, etc. Ceux-ci peu vent d'ailleurs se trouver normalement con tenus dans les matières premières utilisées.
Les exemples suivants se rapportent<B>à</B> l'utilisation d'un agglomérant provenant de la réaction de goudrons oxydés sur des gou drons hydrogénés ou peu oxydés. <I>Exemple IV:</I> On additionne un brai de lignite, de houille ou de pétrole, ayant été ou non préa lablement oxydé,<B>à</B> du goudron de jus pyro- ligneux tenant une petite quantité de sel de fer, puis on chauffe le mélange aux environs de 200 '.
On observe alors un dégagement abon dant de vapeur d'eau accompagné d'un fort bouillonnement, fandis que la masse s'épais sissant progressivement se transforme en brai solidifiable par refroidissement et dont le point de fusion se règle<B>à</B> volonté par la durée plus ou moins grande de l'opération. Le broyage de ce brai en mélange avec du charbon de bois obtenu<B>à</B> basse tempéra- turc fournit une pâte que l'on agglomère par compression, soit<B>à,</B> froid, soit<B>à,</B> chaud, entre <B>40</B> et<B>300</B> lig par cm'.
Les agglomérés obtenus sont élevés lente- nient et progressivement<B>à 300 '</B> et on les mamtient <B>à</B> cette température jusqu'à cessa tion d'un dégagement abondant de vapeur d'eal-i--, en continuant, alors<B>à</B> élever la, tempé rature, on provoque un départ d'hydrocar bure, d'acide acétique et d'alcool, qui se poursuit jusqu'à une température voisine<B>de</B> -1,50 ', où il cesse presque complètement. On obtient ainsi un charbon solide, résistant, d'une densité comprise entre<B>0,7</B> et<B>0,9,</B> très combustible, et doué d'un grand pouvoir ca talysant et absorbant.
E.t,,eiiïple <I>V:</I> On incorpore un goudron de houille<B>à,</B> un poids égal de goudron pyroligneux, puis le inélan-,e est soumis<B>à</B> l'action d'un courant d'air entre<B>180</B> et<B>250</B> ', jusqu'à ce que, par suite d'un dégagement abondant de vapeur d'eau, la. masse se trouve transformée en un lirai analogue au précédent. On emploie ce lirai dans les mêmes conditions qu'à l'exem ple IV, pour l'a- omération des demi-colies de li-nite, de tourbe ou des charbons de bois.
Evemple VI: <B>On</B> mélange<B>à</B> parties égales un brai (le z:1 lignite ou de tourbe, un goudron de bois, un go (Y U dron pyroligneux et on soumet le tout ÎÏ, un chauffage compris entre<B>180</B> et<B>220 ,</B> en présence d'un catalyseur (Fe.-.O,-,, CuO, NiO,
etc.).
On observe un décragement abondant de #1 vapeur d'eau et l'on obtient un brai con venant parfaitement<B>à</B> l'agglomération des combustibles pulvérulents aetivés ou non, en appliquant la méthode décrite<B>à</B> l'exemple IV.
Une variante du procédé consiste<B>à</B> incor porer en premier lieu l'un des agglutinants au combustible, que l'on désire agglomérer en ,s'aidant an besoin d'ùne faible élévation de température; puis, après refroidissement,<B>à</B> provoquer un nouveau mélange par broyage avec l'a-, utinant wu 1-11-d ydé. Une eompression, ,suivie d'une cuisson à température pro.-Ires- sive et modérée termine l'opération.
Suivant une autre variante de réalisation du procédé, on pousse la carbonisation finale du combustibleau delà de<B>500',</B> en vue d'ob tenir des cohes synthétiques particulièrement aptes aux opérations métallurgiques.
<B>A</B> cet effet, on peut partir de charbon.,; impropres<B>à,</B> la. fabrication du coke métallur- ()jque et les traiter avec des aggloméraiit# spéciaux tels que ceux indiqués ci-dessus.
Dans ce but, on peut procéder de la ma nière suivante: <I>Exemple VII:</I> On incorpore par broyage, à une houille anthraeiteuse, <B>à</B> une houille quart-grasse, <B>à</B> un demi-eoke obtenu par la carbonisation d'une houille, d'un lignite oit d'une tourbe, en général<B>à</B> un coke d'origine quelconque:
11, <B>10 à 30</B> % d#un provenant de la concentration oxydante. soit des jus pyroligneux, soit des jus sacrés incristalli- sables, soit des rc'-sidus de féculerie amenés<B>à</B> la consistance voisine des brais gras, soit des ,,oudrons de bois oxydés, etc.;
20 -Un pour mille<B>à</B> un pour cent d'un pro duit minéral. tel que earboiiates de sodium, de calcium ou de magnésium, chlorures de zine, <B>de</B> sodium, oit de magnésium, acides si- liciques, titaniques, etc., suivant la modifi cation chimique que l'on dtsire introduire dans la composition des cendres.
Après compression soit<B>ii,</B> froide soit<B>à</B> chaud, les ag),glonieré#,# obtenus sont, dans une première étape de euisson réagissante, pro gressivement èJev-#s <B>à</B> une température voi sine de<B>500 '</B> et cela, tant qu'il se dégage de l'ea,-Li en quantité sensible.
Dans une seconde étape de cuisson gra- phitisante, les charbons ainsi obtenus sont portés<B>à,</B> une température supérieure,<B>800</B> '. <B>1100</B> ', ou même davantage et maintenus<B>à</B> la température maximum jusqu'à cessation de dégagements gazeux.
LI <B>On</B> obtient ainsi un coke syntliétiqu#-, dur et résistant, particulièrement apte aux opéra tions métallurgiques et aux combustions en gazogène.
Il va de soi que, dans cet-te fabrication du coke synthétique, on peut utiliser toute matière première quelconque, sans être limité aux combustibles lignaux. De plus, le pre mier chauffage ou carbonisation pourrait avoir lieu au-dessus de<B>500</B> '.
Enfin, on a reconnu qu'au cours de la fa brication des charbons spéciaux, l'addition d'oxydes et de sels divers, -qui a, pour but d'en augmenter notablement les propriétés combustibles, catalysauteis et absorbantes a également pour conséquence de modifier<B>I & </B> température de fusion des cendres, ce qui présente un avantage lors de l'emploi des agglomérés en gazogène.
Les agglomérés obtenus par les procédés ci-dessus indiqués possèdent des propriétés remarquables de combustibilité lorsqu'ils ont été cuits au-dessuus de<B>500 '</B> ou<B>600</B> '; ils fournissent en gazogène des gaz d'un haut pouvoir calorifique et sont particulièrement actifs comme charbons catalyseurs et absor- beurs lorsqu'ils proviennent de demi-cokes, ou de charbons de bois.
Par contre, ils présentent parfois la pro priété de se rompre en fragments irréguliers lorsqu'on les chauffe brusquement<B>à</B> tempé rature élevée, ce qui peut, suivant les appli cations de ces agglomérés, être interprété soit comme un avantage, suit comme un incon vénient.
Dans certains modèles de gazogènes, cette rupture entraîne des manques de combustion par bouchage ou obstruction faisant obstacle au libre passage de l'air et des gaz.
La manière de procéder qui va être dé crite a pour but de remédier<B>à</B> ce grave<B>dé-</B> faut que présentent souvent les agglomérés obtenus par cuisson<B>à</B> basse température.
Elle consiste<B>à</B> mélanger aux cha.rbons poreux et pulvérulents cités plus haut des quantités variables de matière combustible ne possédant qu'un faible retrait par cuisson <B>à</B> température élevée. Ainsi, des anthracites et houilles authra- citeuses, des cokes et charbons de bois ob tenus<B>à,</B> haute température, des combus tibles<B>-</B> poreux carbonisés<B>à</B> basse, tempé rature, en présence d'hydrocarbures, houil les pétrolifères ou d'origine pyro-ligneuse, sont incorporés aux charbons cuits<B>à</B> température modérée (moins<B>de 700');
</B> le mélange ainsi obtenu reçoit comme agglu tinant soit des brais pyroligneux, sait des brais obtenus par les méthodes de réactions déshydrogénantes citées plus haut. Ces brais doivent se décomposer au-dessous de<B>500'</B> avec émission d'une quantité importante de vapeur d'eau (plus de<B>10</B> %) et production d'un résidu carboné fixe.
Après compression le combustible moulé est cuit au-dessous de <B>700 à</B> et fournit des agglomérés résistant pax- faitement <B>à</B> l'action plus ou moins brutale exercée par la haute température des gazo- #0- ,ènes, tout en possédant une combustibilité parfaite si la proportion d'anthracite ou de charbon cuit<B>à,</B> haute température n'est pas trop élevée.
En général il est bon de ne pas dépasser<B>75</B> 'X), sauf pour 'des cas spéciaux (combustion sur grille, etc.). <I>Exemple VIII:</I> Mélanger de 20<B>à 50</B> parties d'un charbon ne subissant pas de retrait notable (authra.- cite, houille authraciteuse, etc.) avec<B>80 à 50</B> parties de charbon de bois cuit au-dessous de<B>600</B> '.
Inco,rpo-rer <B>à</B> ce mélange de préférence par broyage 20<B>à 30</B> '/o d'un brai obtenu par réaction au-dessous de<B>250 '</B> d'une partie de goudron de jus pyroligneux sur une partie de brai ou de goudron de bois et une partie de brai de houille.
Après compression<B>à</B> froid ou<B>à</B> chaud, réaliser une cuisson des agglomérés, au-des sous de<B>700'.</B> <I>Exemple IX:</I> Mélanger de 20<B>à 70</B> parties de coke de lignite ou de charbon de bois cuit au delà de <B>800 '</B> avec<B>80 à 30</B> parties de charbon de bois cuit au-dessous de<B>550</B> '. Incorporer<B>à</B> ce mélange, de préférence par broyage, environ.<B>30%,</B> soit d'un brai de goudron extrait de jus pyroligneux, soit d'un brai obtenu par l'action des goudrons de jus pyroligneux, sur un brai ou un goudron de bois, ou d'une façon générale d'un brai de réaction déshydrogénante, comme il est ex posé ci-dessus.
Après compression, soit<B>à</B> chaud, soit<B>à</B> froid, avec ou sans addition de vapeur d'eau dans le mélange, porter lentement<B>à</B> une tein- pérature d'environ<B>600 '</B> les agglomérés ainsi obtenus.
Exein,ple <I>X:</I> Les mêmes résultats seront atteints si l'on part de matières organiques qui, par cuisson<B>à</B> basse température (au-dessous dc <B>700</B> '), fournissent un carbone ne se C-Ontrac- tant pas sensiblement aux températures élevées.
Ainsi les carbones provenant de la car bonisation des coques d'arachide, des noix de coco, d'amandes, des noix, des noisettes, des Cr -e palmiers nains, etc.. grignons d'olives, d pourront être incorporés aux charbons con- traetibles, pour éviter la. rupture des agglo mérés obtenus par cuisson<B>à</B> basse tempéra ture.
<B>Il</B> va sans dire que l'emploi exclusif de ces charbons non contractibles peut également être envisagé pour la fabrication d'a-lomé- 1 #Dc rés cuits<B>à</B> basse température présentant les mêmes avantages au double point de vue de la facile combustibilité et de la, résistance<B>à</B> la. rupture aux températures élevées.
Tous les agglomérés ainsi obtenus brûlent sans produire de goudrons et fournissent en gazogène sans vapeur d'eau des mélanges ga zeux dont le pouvoir calorifique, voisin de <B>1,300</B> calories au mètre cube, est notable ment supérieur au pouvoir calorifique moyen des gaz de gazogènes sans insufflation de vapeur d'eau. Ils sont, de par leur résistance <B>à</B> la rupture et leur pouvoir calorifique élevé, supérieurs aux agglomérés de charbon de bois obtenus p'ar les anciennes méthodes d'ag glomération et de cuisson soit<B>à</B> haute, soit <B>à</B> basse température.
Enfin, il est loisible de carboniser les ag glomérés ainsi obtenu,,<B>à,</B> des températures supérieures<B>à, 600 '</B> dans le but de leur don ner une résistance particulière<B>à</B> l'écrasement en diminuant par contre leur facilité de com bustion et de réaction,