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Procédé pour la fabrication de briquettes de combustibles
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La présente invention concerne un procédé pour la fabrication de briquettes de combustibles.
On connaît de nombreux procédés pour transformer en briquettes les matières carbonées telles que les charbons fins ou les cokes, en utilisant différentes techniques et différents liants.
Par exemple, les documents GB 2203165A, EP 252332A, DE 3335240/1/2-A, DE 33114764A et EP 0135785B décrivent tous des procédés pour la fabrication de briquettes de combustibles en utilisant des liants à base d'alcool polyvinylique (PVA). On peut également ajouter différents autres liants tels que amidon et mélasse.
Les documents GB 2196643A, WO 84/04534A, GB 2201423A, GB 2189806A, DE 3136163A et DE 3227395A décrivent tous des procédés pour la production de briquettes de combustibles solides en utilisant du lignosulfonate.
Ces procédés sont généralement peu satisfaisants pour les raisons suivantes : (a) il peut être difficile de purifier les émissions gazeuses du procédé ; (b) les liants sont relativement coûteux ;
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(c) le contrôle du procédé est techniquement difficile ; (d) la résistance mécanique et la résistance aux intempéries des briquettes terminées ne sont pas toujours acceptables.
Les documents UK 2213830A, DE 3940103A, EP 368041A et DE 3641999A décrivent tous les procédés de briquetage utilisant des liants organiques, et en particulier de l'amidon.
Il existe également dans ce cas un problème propre à ces procédés classiques vu que la résistance des briquettes aux intempéries n'est souvent pas satisfaisante et que les briquettes doivent être conservées au sec.
On a également proposé d'utiliser des bitumes (GB 2155491A et GB 2185755), du goudron (GB 1, 020, 098) ou de la gomme guar (WO 88/00232) comme liants. Une fois encore, ces procédés ne sont pas complètement satisfaisants.
Il existe donc un besoin de disposer d'un procédé amélioré pour fabriquer des briquettes de combustibles.
L'invention a pour but de proposer un tel procédé amélioré.
Conformément à la présente invention, il est prévu un procédé pour fabriquer des briquettes de combustibles, qui comprend le mélange de matières carbonées telle qu'une matière à base de charbon avec 10% en poids au maximum d'une composition de liant comprenant de l'amidon et un agent réticulant de l'amidon, ce mélange étant ensuite briqueté.
Dans un mode de réalisation préféré de
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l'invention, l'agent réticulant de l'amidon est du sulfamate d'ammonium ou du phosphate d'ammonium.
L'amidon peut être par exemple de l'amidon de mais, de l'amidon de froment ou de l'amidon de pomme de terre.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la composition de liant est préparée en faisant réagir in situ, en une étape de procédé, de l'amidon gélatinisé avec le sulfamate à température élevée, afin de former du sulfamate d'amidon.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le procédé comprend les étapes consistant à broyer la matière à base de charbon ou de coke jusqu'à une granulométrie inférieure à 5 mm, à sécher le charbon fin jusqu'à une teneur en humidité inférieure à 1,5% en poids, à mélanger le charbon fin et séché à une composition de liant, à comprimer le mélange de charbon et de liant en briquettes mises en forme et à chauffer les briquettes dans un four à gaz chaud pendant plus de 30 minutes et à plus de 200 C.
Le charbon fin est normalement séché dans un lit fluidisé. Normalement, les briquettes mises en forme sont séchées dans un four à une température d'environ 200 C et avec un temps de séjour compris entre 30 minutes et une heure, et de préférence égal à environ 45 minutes.
Dans un mode de réalisation particulièrement préféré de l'invention, le liant est ajouté au charbon fin avant d'amener le mélange à un broyeur à glaise.
L'invention propose également des briquettes préparées par le procédé de l'invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION.
L'invention sera mieux comprise à l'examen de la description ci-après, donnée uniquement à titre
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d'exemple et en se référant aux figures en annexe qui sont respectivement :
La figure 1, une vue schématique des étapes de broyage et de séchage du procédé de l'invention ;
La figure 2, une vue schématique des étapes d'addition de liant et du briquetage du procédé de l'invention ; et
La figure 3, une vue schématique de l'étape du procédé de durcissement de la présente invention.
Si on examine les figures, et tout d'abord la figure 1, on peut voir que le procédé de briquetage de la présente invention comporte l'introduction de charbons de différents types à des trémies d'alimentation 2 et à un transporteur 4, afin d'être amenés à une trémie de maintien 3 d'où un mélange de charbons est amené par un transporteur 5 à un broyeur 6, où le charbon est broyé jusqu'à une granulométrie qui est normalement inférieure à 3 mm. Le charbon broyé est ensuite amené par un transporteur 7 à un lit fluidisé 8, où le charbon fin est séché jusqu'à environ 1, 5% en poids d'humidité. Le charbon séché est recueilli sur un transporteur de collecte 9. Ce transporteur reçoit également le charbon fin provenant d'un cyclone 13 et d'un filtre à sac 12.
Si on examine la figure 2, on peut y voir que le charbon fin broyé et séché est amené par un transporteur d'alimentation 15 à une trémie principale 16, d'où il est amené à une courroie de pesage 17. Les additifs, sous forme de poudre sèche ou analogue, peuvent être amenés à la courroie de pesage 17 depuis une trémie à additifs 18. Le charbon fin est ensuite amené par une glissière 19 à un mélangeur à ruban 20, dans lequel est injectée une composition de liant provenant d'une conduite d'alimentation de liant 21. Le mélange de charbon fin et de liant est ensuite amené dans un broyeur à glaise 25 et, de là, à une presse à briqueter 26 où le mélange
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est transforme en ovoïdes. Les ovoïdes sont amenés par un transporteur 27 à un four 30.
Si on examine la figure 3, on peut y voir que les ovoïdes sont séchés dans le four 30 en utilisant des gaz à environ 200 C et ils restent dans le four pendant un temps de séjour d'environ 45 minutes jusqu'à ce que les ovoïdes atteignent une température d'environ 2000C et ne contiennent plus que peu ou pas d'humidité.
Les ovoïdes chauds sont ensuite amenés du four 30 à un transporteur 31, puis à un refroidisseur 32 et ils sont refroidis (en utilisant de l'air froid) jusqu'à une température inférieure à 40 C.
Le mélange de liant est préparé en faisant réagir in situ de l'amidon gélatinisé avec du sulfamate et/ou du phosphate à température élevée en une seule étape de procédé, afin de former du sulfamate d'amidon et/ou du phosphate d'amidon. L'amidon peut être de l'amidon de mais ou éventuellement de l'amidon de froment.
On a constaté, au cours du processus de durcissement à température élevée, que le sulfamate réagit avec l'amidon et provoque le frittage de l'amidon. Ceci a pour effet de rendre les briquettes terminées essentiellement résistantes à l'eau.
Jusqu'à présent, pour produire des briquettes en utilisant de l'amidon, il était nécessaire d'utiliser une résine en combinaison avec l'amidon. Ces procédés sont toutefois coûteux, à la fois pour ce qui concerne les matières premières et le fonctionnement. La présente invention assure toutefois, d'une manière totalement différente, un procédé qui est efficace et relativement
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^teux. peu coûteux.
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EXEMPLE 1.
Prélever 100 kg de charbon (anthracite pour briquettes sans fumée), sécher jusqu'à moins de 1,5% d'humidité libre et broyer jusqu'à moins de 5 mm, et de préférence jusqu'à moins de 3 mm.
Mélanger avec 3 kg d'amidon de mais ou de froment pré-gélifié auquel on a déjà ajouté 0,3 à 0,5 kg de sulfamate d'ammonium.
Ajouter 7 kg d'eau et mélanger dans un malaxeur à haute énergie jusqu'à ce que le mélange devienne collant.
Briqueter le mélange dans une presse à cylindre et chauffer les briquettes dans un four pendant 45 minutes.
Une briquette typique de 40 grammes préparée comme ci-dessus aura une résistance à l'écrasement d'environ 100 à 150 kg et sera résistante aux intempéries.
EXEMPLE 2.
Utiliser à nouveau 100 kg de charbon broyé et séché comme ci-dessus et ajouter 0,3 à 0,5 kg de sulfamate d'ammonium ou de phosphate d'ammonium et mélanger à sec.
Cuire 3 kg d'amidon de mais ou de froment jusqu'à gélification (20 minutes à plus de 700C dans un cuiseur ordinaire, 3 minutes dans un cuiseur à jet de vapeur).
Ajouter au mélange de charbon et mélanger à nouveau dans un mélangeur à haute énergie. Briqueter dans une presse à cylindre et chauffer pendant normalement 45 minutes dans un four entre 200 et 240 C. Ceci permet d'obtenir une résistance semblable à celle ci-dessus ainsi qu'une bonne résistance aux intempéries.
L'invention n'est pas limitée aux modes de
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réalisation décrits ci-dessus mais peut subir des variations de construction et de détail.
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Process for the production of fuel briquettes
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The present invention relates to a process for the production of fuel briquettes.
Numerous processes are known for transforming carbonaceous materials such as fine coals or cokes into briquettes, using different techniques and different binders.
For example, documents GB 2203165A, EP 252332A, DE 3335240/1/2-A, DE 33114764A and EP 0135785B all describe processes for the production of fuel briquettes using binders based on polyvinyl alcohol (PVA). We can also add various other binders such as starch and molasses.
GB 2196643A, WO 84 / 04534A, GB 2201423A, GB 2189806A, DE 3136163A and DE 3227395A all describe methods for producing briquettes of solid fuels using lignosulfonate.
These processes are generally unsatisfactory for the following reasons: (a) it may be difficult to purify the gaseous emissions from the process; (b) binders are relatively expensive;
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(c) process control is technically difficult; (d) mechanical strength and weather resistance of finished briquettes are not always acceptable.
Documents UK 2213830A, DE 3940103A, EP 368041A and DE 3641999A describe all the briquetting processes using organic binders, and in particular starch.
In this case, there is also a problem specific to these conventional processes since the resistance of the briquettes to bad weather is often not satisfactory and the briquettes must be kept dry.
It has also been proposed to use bitumens (GB 2155491A and GB 2185755), tar (GB 1, 020, 098) or guar gum (WO 88/00232) as binders. Once again, these methods are not completely satisfactory.
There is therefore a need to have an improved process for manufacturing fuel briquettes.
The object of the invention is to propose such an improved method.
In accordance with the present invention, there is provided a method for making fuel briquettes, which comprises mixing carbonaceous material such as carbon material with up to 10% by weight of a binder composition comprising starch and a starch crosslinking agent, this mixture then being briquetted.
In a preferred embodiment of
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the invention, the starch crosslinking agent is ammonium sulfamate or ammonium phosphate.
The starch can be, for example, corn starch, wheat starch or potato starch.
In a preferred embodiment of the invention, the binder composition is prepared by reacting in situ, in one process step, gelatinized starch with the sulfamate at elevated temperature, to form starch sulfamate.
In one embodiment of the invention, the method comprises the steps of grinding the coal or coke material to a particle size of less than 5 mm, drying the fine carbon to a lower moisture content at 1.5% by weight, mixing the fine, dried charcoal with a binder composition, compressing the mixture of charcoal and binder into shaped briquettes and heating the briquettes in a hot gas oven for more than 30 minutes and over 200 C.
Fine charcoal is normally dried in a fluidized bed. Normally, the shaped briquettes are dried in an oven at a temperature of approximately 200 ° C. and with a residence time of between 30 minutes and one hour, and preferably equal to approximately 45 minutes.
In a particularly preferred embodiment of the invention, the binder is added to the fine charcoal before bringing the mixture to a clay mill.
The invention also provides briquettes prepared by the process of the invention.
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION.
The invention will be better understood on examining the description below, given solely by way of
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example and with reference to the appended figures which are respectively:
Figure 1, a schematic view of the grinding and drying steps of the process of the invention;
Figure 2, a schematic view of the binder addition steps and the briquetting of the process of the invention; and
Figure 3 is a schematic view of the step of the curing process of the present invention.
If we examine the figures, and first of all FIG. 1, it can be seen that the briquetting process of the present invention involves the introduction of coals of different types to feed hoppers 2 and to a conveyor 4, in order to be brought to a holding hopper 3 from which a mixture of coals is brought by a conveyor 5 to a crusher 6, where the coal is ground to a particle size which is normally less than 3 mm. The ground coal is then brought by a conveyor 7 to a fluidized bed 8, where the fine carbon is dried to about 1.5% by weight of moisture. The dried charcoal is collected on a collection conveyor 9. This conveyor also receives the fine charcoal from a cyclone 13 and a bag filter 12.
If we look at Figure 2, we can see that the crushed and dried fine coal is brought by a feed conveyor 15 to a main hopper 16, from where it is brought to a weighing belt 17. The additives, under in the form of dry powder or the like, can be brought to the weighing belt 17 from an additive hopper 18. The fine charcoal is then brought by a slide 19 to a ribbon mixer 20, into which a binder composition from a binder supply line 21. The mixture of fine charcoal and binder is then brought into a clay mill 25 and, from there, to a briquetting press 26 where the mixture
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is transformed into ovoids. The ovoids are brought by a conveyor 27 to an oven 30.
If we look at Figure 3, we can see that the ovoids are dried in the oven 30 using gases at about 200 C and they remain in the oven for a residence time of about 45 minutes until the ovoids reach a temperature of around 2000C and contain little or no moisture.
The hot ovoids are then brought from the oven 30 to a conveyor 31, then to a cooler 32 and they are cooled (using cold air) to a temperature below 40 C.
The binder mixture is prepared by reacting gelatinized starch in situ with sulfamate and / or phosphate at elevated temperature in a single process step, to form starch sulfamate and / or starch phosphate . The starch can be corn starch or optionally wheat starch.
It has been found during the high temperature curing process that the sulfamate reacts with the starch and causes the starch to sinter. This has the effect of making the finished briquettes essentially water resistant.
Until now, to produce briquettes using starch, it was necessary to use a resin in combination with starch. These methods are, however, expensive, both in terms of raw materials and operation. The present invention, however, provides, in a completely different way, a process which is efficient and relatively
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^ teux. cheap.
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EXAMPLE 1.
Take 100 kg of charcoal (anthracite for smokeless briquettes), dry to less than 1.5% free moisture and grind to less than 5 mm, and preferably to less than 3 mm.
Mix with 3 kg of corn starch or pre-gelled wheat to which 0.3 to 0.5 kg of ammonium sulfamate has already been added.
Add 7 kg of water and mix in a high-energy mixer until the mixture becomes sticky.
Briquetting the mixture in a cylinder press and heat the briquettes in an oven for 45 minutes.
A typical 40 gram briquette prepared as above will have a crush strength of approximately 100 to 150 kg and will be weather resistant.
EXAMPLE 2.
Again use 100 kg of ground and dried charcoal as above and add 0.3 to 0.5 kg of ammonium sulfamate or ammonium phosphate and mix dry.
Cook 3 kg of corn or wheat starch until gelled (20 minutes at over 700C in an ordinary cooker, 3 minutes in a steam jet cooker).
Add to the coal mixture and mix again in a high energy mixer. Briquetting in a cylinder press and heating for normally 45 minutes in an oven between 200 and 240 C. This allows to obtain a resistance similar to that above as well as good weather resistance.
The invention is not limited to the modes of
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realization described above but can undergo variations of construction and detail.