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"PROCEDE DE PRODUCTION D'AGGLOMERES COKEFIES"
La présente invention concerne la production d'agglomérés cokéfiés de matière métallifère et de ma- tière carbonacée mélangées et elle a pour objet certains perfectionnements dans la préparation et la cokéfaction de tels agglomérés. Bien que l'invention. sous son aspect général, vise certains perfectionnements dans la production d'agglomérés cokéfiés de matières métallifère et carbonacée mélangées. elle a plus spécialement en vue la production d'agglomérés cokéfiés de matière zincifère et de matière
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carbonacée mélangées et, pour cette raison, on la décrira ici par rapport, en particulier, à la production, de tels. agglomérés.
Des agglomérée cokéfiés de matières zincifère et carbonacée mélangées constituent une charge particulièrement avantageuse pour la fonte ou réduation de matière zincifère, en particulier dans des moufles verticaux pour la distilla- tion de zinc. Dans la. préparation d'agglomérés cokéfiéa de ce genre pour la fonte en moufles ou creusets verticaux, la considération principale est la résistance mécanique du résidu après que le zinc a été éliminé, résistance appe- lée brièvement résistance de résidu.
Ainsi, les agglomérés cokéfiés doivent posséder une résistance suffisante pour passer progressivement à travers le moufle vertical sana se rompre ni tomber en poussière et pour donner un résidu de résistance suffisante pour empêcher sa désagrégation par émiettement, rupture ou abrasion. Par suite il est tou- jours nécessaire de connaître la résistance de résidu des agglomérés cokéfiés afin de déterminer si, oui, ou non, on peut fondre d"une façon satisfaisante les agglomérés dans un moufle vertical.
Dans la préparation de ces agglomérés cokéfiées on a coutume de broyer d'abord finement la matière zincifère (du minerai de zinc, par exemple) et la matière carbonacée (de la houille, par exemple), puis de pétrir ces matières ensemble dans un moulin Chilien ou broyeur à cylindres extrêmes (fréquemment appelé aux Etats-Unis un "chaseru) pour former une mixture convenant pour une agglomération.
Le contact intime nécessaire des particules de minerai et de houille, tant pour la réduction que pour la résistance de résidu finale, est avantageusement favorisée par une détermination convenable de la grosseur, par criblage, du minerai et de la houille. Si c'eat nécessaire, un
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agent de conditionnement ou un liant, tel que la liqueur résiduelle de la fabrication du papier par le procédé au sulfite, le goudron la poix:, etc$..' peut être ajouté au cours du traitement dans le moulin.
On agglomère ensuite, habituellement par briquetage, la mixture ainsi prépaie dans ce moulin;, puis on la carbonise:, ou la cokéfie, à des températures insuffisantes pour donner lieu à une perte notable de zinc,
La cokéfaction de l'aggloméré aour but d'utiliser la liaison coke pour tenir ensemble les particules de mine- rai et de charbon. Dans des agglomérés cokéfiés pour fonte en moufles verticaux:, il est désirable, sinon essentiel, que la laison coke ait une structure cellulaire, ou en treillis, intimement liée avec les particules de minerai de zinc et enveloppant celles-ci et de résistance suffisante pour empêcher tant la division des agglomérés au cours de la cokéfaction que leur désagrégation au cours de la fonte ou réduction subséquente.
Le constituant liante ou coké- fiant, actif du mélange aggloméré (matières zincifère et carbonacée) est la houille bitumineuse ou agent cokéfiant équivalent inclus dans le mélange. La quantité de houille bitumineuse, ou agent cokéfiant équivalent, nécessaire pour donner une résistance de résidu satisfaisante dépend entièrement de la nature de la, houille, ou agent ookéfiant équivalent,dont on fait usage .
On a trouvé avantageux d'inclure dans le mélange d'aggloméré,, comme une partie ou la totalité de la houille bitumineuse nécessaire pour la cokéfaction, une cartaine quantité d'une houille grasse maréchale, Ces considérations et des considérationa écono- miques déterminent la nature de la matière carbonacée du mé- lange d'aggloméré et rendent habituellement désirable, en pratique,, de constituer la matière carbonacée d'un mélange de houilles.
Le procédé employé pour cokéfier les agglomérés
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dépend, au moins dans une large mesure, de la quantité et de la nature de la houille bitumineuse constituant tout ou partie de la matière carbonacée du mélange d'aggloméré.
Dans certaines localités, il est désirable, pour des rai- sons d'économie, de faire usage d'aussi peu de houille bitumineuse que possible. Dans d'autres, il peut être économiquement avantageux de n'employer que de la houille bitumineuse. L'invention a principalement pour but d'of- frir un procédé de cokéfaction de ces agglomérés de minerai et de houille et est plus particulièrement applicable dans celles des localités où il est désirable de faire usage de la quantité minimum de houille grasse, ou bitumineuse, ou d'agent cokéfiant équivalent.
Le procédé de cokéfaction envisagé par l'invention peut être appelé une "cokéfaction rapide** pour cette raison que le but visé est de former aussi promptement que possible une enveloppe de coke sur l'aggloméré. On réalise cette prompte formation.d'une enveloppe ou coquille de coke sur l'aggloméré en soumettant d'abord l'aggloméré à un traite- ment de cokéfaction rapide à haute température, de façon qu'une couche importante de coke se forme à la surface de l'aggloméré dans un temps relativement court et pendant que la masse intérieure principale de l'aggloméré reste senai- blement inaltérée. On continue enauite le traitement à haute température jusqu'à ce que tout l'aggloméré soit cokéfié.
Ainsi, pour mettre l'invention en pratique, on soumet les agglomérés, convenablement préparés, de matières métallifère et carbonacée mélangées à, une application ini- tiale de chaleur si rapide qu'il se forme promptement une coquille de coke sur la surface de chaque aggloméré. Une fois la coquille de coke formée sur la surface, la chaleur pénètre davantage dans l'aggloméréet la cokéfaction pro- grasse jusqu'à ce que tout l'aggloméré soit cokéfié.
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Le chauffage initial rapide des agglomérés peut être effectué d'une manière appropriée quelconque. La pra- tique idéale implique l'application initiale, à chaque ag- gloméré, de chaleur à une température égale ou légèrement supérieure à celle requise pour la cokéfaction et en quan- tité suffisante pour former immédiatement une coquille de coke sur l'aggloméré.Bien qu'une telle condition de traite- ment thermique soit d'une réalisation difficile dans des conditions de travail pratiques, on doit s'en rapprocher d'aussi près que possible si 1 on veut obtenir les avanta- ges optima caractéristiques de 1?invention. En conséquence, dans la pratique:
, on applique à la masse d'agglomérés à cokéfier une source de chaleur à une température égale ou supérieure à celle requise pour la cokéfactions de façon à chauffer aussi promptement que possible la couche superfi- cielle de chaque aggloméré à la température de cokéfaction.- .
Ainsi, l'on peut dire qu'au début de l'opération de coké- faction, la température est égale ou supérieure à la tempé- rature de finissage de cokéfaction:, contrairement aux pra- tiques de cokéfaction dans lesquelles la matière à cokéfier est élevée graduellement jusqu'à la température de cokéfac- tion requise. De plue, dans la pratique de l'invention, cette haute température qui est appliquée aux agglomérée au début, doit être disponible en quantité suffisante pour former rapidement,sur les agglomérés, la coquille de coke envisagée et pour continuer et achever- la cokéfaction de tout l'aggloméré.
Les agglomérés peuvent être soumis à l'opération de cokéfaction sans séchage ni chauffage préliminaires, Avec le mode de préparation habituel, les agglomérés contiennent environ 6 à 12 %, en poids, d'humidité et sont. par consé- quent, relativement humides. Un trait caractéristique de l'invention est que ces agglomérés relativement humides
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peuvent être immédiatement soumis à la température la plus élevée requise pour la cokéfaction.. Il est -avantageux de transporter les agglomérés directement de l'appareil agglo- mérateur, une presse à briqueter par exemple, à l'appareil de cokéfaction, ce qui fait que les agglomérés sont immé- diatement soumis à l'agent de chauffage à une température égale ou supérieure à la température de finissage de coké- faction.
On conduit de préférence la cokéfaction par' con- tact direct d'un ,agent gazeux avec les agglomérés. Cela est désirable, puisque cela assure le chauffage rapide, aussi bien qu'uniforme, envisagé, de la surface des agglomé- rés à la température de cokéfaction requise et, en même temps, permet un transfert économique et efficace de chaleur de l'agent de chauffage aux agglomérés. La charge d'agglomérés doit être exposée à l'agent de chauffage sous la forme d'une masse relativement peu profonde ou mince à travers laquelle un grand volume du gaz chauffant passe à grande vitesse.
Toute source appropriée de gaz chauffant (inerte par rapport à la charge dans les conditions de cokéfaction) peut être utilisée pour cokéfier les agglomérés par chauffage direct. Le gaz chauffant doit être sensiblement dénué d'in- fluences oxydantes. Durant la première phase, ou phase de formation, de la cokéfaction, de l'oxygène ou des influences oxydantes affectent préjudiciablement le constituant ou fraction cokéfiante de l'aggloméré et il est particulière- ment important que cette phase de l'opération de cokéfac- tion soit conduite en l'absence de ces influences oxydantes.
On doit également éviter des influences oxydantes durant les phases ultérieurea de l'opération de cokéfaction, puisqu'el- les tendent à consumer le coke.
Le gaz chauffant peut être du gaz de gazogène, du gaz d'éclairage, du gaz d'huile., du gaz naturel,, du gaz
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de four à coke;, du gaz à l'eau et des gaz combustibles/simi- laires, chauffés lorsque cest nécessaire par une source é- trangère. Les gaz de combustio, résultant de la combustion d'un tel gaz combustible, dhuile ou de houille (ou de com- bustible carbonacé, solide, similaire) peuvent être employés comme gaz chauffante De tels gaz de combustion peuvent être les gaz d'échappement d'une opération thermique contigu;.
Lorsqu'on fait usage de gaz de combustion de ce genre,, il peut être bond ou même nécessaire, d'ajouter une petite quan- tité de gaz combustible non brûlé aux gaz de combustion afin de réagir avec tous gaz oxydants!) tels que de l'oxygène en excès qui peuvent se trouver dedans , ou de neutraliser ces gaz oxydantso D'autres gaz inertes., comme l'azote, la vapeur surchauffée, etc.., peuvent également âtre eployéa comme gaz chauffant direct.
Le gaz chauffant peutfl comme résultat de son mode de production ou d'un usage antérieur,, âtre à une température convenant pour l'opération de cokéfaction. Si le gaz eat trop chaud pour l'opération de cokéfaction envisagée. on doit le refroidir convenablement, par de la vapeur,, de 1.eau, etc..., par exemple. Si le gaz chauffant n'est pas à une température suffisamment élevée pour l'opération de cokéfac- tion on doit le chauffer convenablement.
Cela peut se faire avantageusement par récupérations ou par régénération. ou en/ajoutant au gaz un volume approprié d'un gaz plus chaud, ou en brûlant un peu du gaz lui-même ou un constituant com- bustible y ajouté à cet effets
Lorsque le gaz chauffant contient, ou eat lui-même, un gaz combustible, il est fréquemment avantageux de brûler le gaz sortant de la charge soumise à cokéfaction et d'utili- ser la chaleur de combustion résultante pour chauffer le côté de sortie de gaz de la charge.
Cela peut se faire en ajou- tant de 1.oxygène au gaz sortantde la charge et en fournis-
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sant, de préférence par rayonnement, la chaleur de combus- tion résultante au côté de sortie de gaz de la masse de charge subissant la cokéfaction. De cette manière, on ef- fectue une certaine compensation pour la chute naturelle de température qu'éprouve le gaz chauffant en passant à travers la masse de la'charge subissant.la cokéfaction.
Lorsque en pratiquant l'invention, on effectue la cokéfaction par contact direct des agglomérés avec un agent chauffant gazeux, le gaz chauffant doit être à une température telle que la surface de chaque aggloméré se trouve rapidement chauffée/à une température de 800 C., ou plus élevée. On a obtenu des résultats très satisfaisants avec un gaz chauffant pénétrant dans la masse d'agglomérés soumis à cokéfaction à une température de 800 à 1000 C. et sortant de cette masse à une température de 700 à 8000 C., mais pas inférieure à 550 0. La chute de température subie par le gaz chauffant en passant à travers les agglo- mérés peut être réduite au minimum par l'application de chaleur, étrangère au côté de sortie de gaz de la masse d'agglomérés, de la manière précédemment décrite par exem- ple.
La cokéfaction des agglomérés, dans les conditions préférées décrites ici., prendra de 30 à 90 minutes, selon la grosseur des agglomérés individuels, la profondeur ou largeur de la masse de: charge et le volume ainsi que la vitesse du gaz chauffant.
Les agglomérés cokéfiés sont de préférence trans- féréa sans déperdition notable de chaleur, après cokéfaction, au moufle de distillation de zinc. Lorsqu'on ne procède pas de cette façon et qu'il est nécessaire d'emmagasiner, et par conséquent de refroidir avant la fonte, les agglomérés coké- fiés, on doit les refroidir directement au sortir de l'opé- ration de cokéfaction, dans des conditions réductrices, ou non oxydantes, par exemple : dans une atmosphère de gaz. non oxydant ou réducteur-, ou dans une masse de matière car-
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bonacée, ou dans des récipients, tels que des boites métal- liques fermant hermétiquemnt, d'oÙ 1*air est exclu..
Bien qu'il soit préférable, pour mettre linven- tion en pratique, de cokéfier par contact direct avec un agent chauffant gazeux:) la chaleur nécessaire pour la co- kéfaction peut être fournie aux agglomérés de toute manière appropriée pourvu p bien entendu,, que la fourniture de. cha- leur. soit propre à effectuer la cokéfaction superficielle
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rapide des agglomérés, caractériatiquide l'invention.
On peut employer tout appareil convenable pour exposer une masse peu profondes ou mince, d'agglomérés à l'agent chauffant. Ainsi, la charge d'agglomérés soumis à la cokéfaction peut être supportée sur une sole fixe ou mobile ou une grille perforée,, ou bien elle peut être sup- portée dans une chambre disposée verticalement ou inclinée, fonctionnant d'une façon intermittente ou continue, maia de préférence arrangée pour permettre un mouvement progressif des agglomérés à travers elle sous l'action de la gravité..
L'invention peut être très avantageusement mise en pratique dans le four de cokéfaction vertical à courant transversal décrit dans un breveta de même date que le présent, ayant pour titre "Procédé et appareil pour la cokéfaction d'agglo- mérés contenant un agent cokéfiant".
Simplement à titre d'indication, voici un exemple spécifique de la façon dont l'invention peut être mise en pratique. La composition du mélange d'aggloméré était la suivante
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Matière zincifèreo.coooooooooomo. 60 % en poids Poussier àanthraciteeo...ooooooo0 20 % en poids Houille grasse maréchale (houille ayant un corps très résineux)..... 20 % en poids.
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Le mélange contenait la% d'humidité en se basant sur le poids sec du minerai et de la houille. On ajouta, pendant le mélange, de 1 à 3% de liqueur résiduelle de la fabrication du papier par le procédé au sulfite comme liant temporaire et, aussi, pour son action avantageuse comme agent dhumectation.
Le mélange briquet é, sans séchage, fut cokéfié dans le four de cokéfaction vertical, à courant transversal, dont il a été question ci-dessus, le gaz chauffant pénétrant à une température d'environ 9000 C. par l'un des côtés de la masse de briquettes soumises à cokéfaction et sortant de l'autre côté à une température d'environ 700 C. Le temps nécessaire pour la cokéfaction complète fut d'environ 45 mi- nutes. Four produire la coquille'désirée de coke sur chaque briquette dans le plus court temps possible, il est néces- saire de faire passer un aussi grand volume que possible de gaz chauffant à travers la région où la coquille de coke est en cours de formation.
Une fois cette coquille de coke formée, l'intérieur de la briquette eat cokéfia, par la con- tinuation du passage d'un grand volume du gaz chauffant à travers la charge subissant la cokéfaction. Les agglomérés cokéfiés résultants furent subséquemment fondus dans un moufle ou creuset vertical, conformément à la façon de faire décrite dans le brevet des Etats-Unis de Breyer et Bunce, N 1.712.132 en date du/et conservèrent d'une façon satis- faisante leur forme agglomérée, sans déformation notable ni rupture, pendant toute la période de réduction.
Une caractéristique de l'invention est que lea ag- glomérés sont chauffés de la température de l'atelier où l'on opère à la température de cokéfaction effective en un temps aussi court que possible. Ce rapide chauffage initial pro- duit une coquille de coke qui empêche des pertes excessives par abrasion et qui est assez forte pour résiater aux. forces
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internesdéveloppées/par le séchage et la cokéfaction aubsé- quenta qui tendent à rompre les agglomérés. Cette coquille de coke permet aussi aux agglomérés de supporter sans défor- mation la charge de la colonne d'agglomérés qui se trouve au- dessus d'eux. Une température de 9000 C. à l'entrée et de
6500 C.
(mais pas inférieure à 550 C.) à la sortie de la masse d'agglomérés soumise à cokéfaction$, avec chauffage direct, produit la coquille de coke désirée. Les meilleures conditions pour produire uniformément la coquille de coke dans toute la masse d'agglomérés se présentent avec. la plus faible chute de température de l'entrée de gaz à la sortiee de gazo Cette condition limite la largeur ou profondeur de la masse d'agglomérés dans la région où la coquille de- ce- ke est en cours de formation.
On a trouvé qu'une largeur d'environ 40 centimètres est très satisfaisante dans le four de cokéfaction vertical à courant transversal sus- mentionné; mais cette largeur peut être augmentée avec des températures plus élevées et des plus grands volumes de gaz, pourvu que l'on puisse faire passer un volume convenable de gaz chauffant à travers les agglomérés sans une trop grande chute de température et de pression.
Le tableau suivant aonne la marche d'une opération de cokéfaction conduite conformément aux principes de fin- vention. Le mélange d'aggloméré avait sensiblement la même composition que celle indiquée précédemment et avait été briquette en pains de dix centimètres qui avaient été chargés directement dans le four de cokéfaction. Ce four consistait en une chambre contenant des barreaux de grille disposés. horizontalement et en un carneau pour conduire le gaz chauf- fant à la chambre, au-dessous des barreaux de grille. Les briquettes avaient été placées sur les barreaux de grille et le gaz chauffant venant du carneau s'élevait à travers, le lit de briquettes et s'échappait à l'atmosphère. Ce gaz était
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livré aux briquettes à une température de 900 C.
L'OPéra- tion de cokéfaction était terminée en 30 minutes.
Marche d'une opération de cokéfaction
Minutes
Echantillon après Aspect de la briquette une fois
N chargement retirée et cassée en deux.
1 5 Coquille de coke de 6 mm, centre humid e.
10 Coquille de coke de 12 mm, centre humide.
3 15 Coquille de .coke de 12 mm, centre plastique.
4 30 Briquette entière solide, mais matière volatile en voie d'éli- mination.
5 25 Briquette entière solide, mais matière volatile en voie d'éli- mination.
6 30 Briquette entière solide, toute matière volatile éliminée.
Un fait caractéristique de l'invention est qu'en quelques minutes après chargement une couche importante de coke se forme à la surface de l'aggloméré tandis que le noyau est encore dans son état humide originel. Cette cou- che de coke chemine progressivement vers le centre jusqu'à ce que, finalement, tout l'aggloméré soit cokéfié . La cokéfaction complète de l'aggloméré est effectuée en un temps relativement court, avec peu ou pas de risque de rup- ture de l'aggloméré au cours de l'opération de cokéfaction.
A la fin de la période de cokéfaction, l'aggloméré est un morceau de coke homogène sans aucune indication que des couches ou zones aient été formées. Le coke est exempt de poussière et il est dense et résistant.
Le procédé de cokéfaction de l'invention convient en particulier pour la production économique de coke et de résidu résistants. Bien qu'elle présente un avantage particulier pour la cokéfaction d'agglomérés dans lesquels la matière carbonacée consiste en un mélange de houille
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grasse maréchale et de fines d'anthracite ou de coke, on peut la mettre en pratique avec avantage dans des cas où la matière carbonacée consiste en un mélange de houilles bitumineuses, comprenant un peu de houille grasse marécha- le, et où la matière carbonacée est une houille bitumineuse possédant elle-même des propriétés la rendant convenable pour ce procédé de cokéfaction.
Bien que, dans la pratique, il soit préférable d'effectuer l'action de cokéfaction, envisagée, par de la houille bitumineuse, on peut substituer. en tout ou partie, à celle-ci d'autres agents cokéfiants carbonacés tels que le goudron, le braie, etc.... Des fines d'anthracite ou de coke sont incluses dans le mélange d'ag- gloméré principalement dans le but dimprimer une résistance de résidu convenable et, dans le cas où 1 usage de cesfines n'est pas économiques on peut leur substituer, en tout ou partie, d'autres matières non affectées par les. condi- tions de réduction auxquelles on a affaire, comme la houille schisteuse, le sable, la terre à casettes, etc....
Dans lexposé qui précède, on a décrit particu- lièrement l'invention à l'égard de la production d'agglo- mérés cokéfiés de matières zincifère et carbonacée mélan- gées. De tels agglomérés cokéfiés, bien que convenant par- ticulièrement bien pour une fonte en moufles verticaux, peuvent être traités par toute autre opération métallur- gique appropriée. De plus, l'invention n'est paa res- treinte à des matières zincifères, mais peut être avanta geusement mise en pratique pour produire des agglomérés. cokéfiés de toute autre matière métallifère..
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.