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Perfectionnements à la fabrication de briquettes de combustible à base de matière carbonacée.
La présente invention est relative à la fabrication de bri- quettes de combustible et a pour principal objet une composition d'un mélange combustible et un traitement de celui-ci, conduisant à l'obtention d'une briquette possédant des propriétés nouvelles et importantes appoints de vue technique et industriel.
La méthode habituelle de fabrication des briquettes compor- te une opération de mélange des particules carbonacées avec une matière liante ou agglutinante appropriée, le moulage sous pres- sion du mélange en forme de briquettes, et le traitement à la chaleur des produits moulés.
En supposant que le constituant carbonacé a une finesse permettant son passage à travers un tamis d'environ 25 mailles, par pouce linéaire et qu'aucune matière organique n'est ajoutée, la quantité d'eau à ajouter (c'est-à-dire en plus de l'eau à l'é- tat libre, contenue naturellement dans la matière carbonacée dans des conditions ordinaires de magasinage et à des tempéra- tures ordinaires) devrait être approximativement égale en'poids @
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à la quantité de liant tel que le ciment, ajoutée jusque con- currence de 5. Si une matière organique telle que l'asphalte est incorporée comme constituant du mélange,
sa quantité est généralement de 7% ou moins et la quantité d'eau devrait alors être augmentée jusqu'à représenter environ 125% du poids total des liants ajoutés.
La quantité d'eau requise pour répartir convenablement la quantité de liant nécessaire augmente en proportion directe, de la finesse de grain de la matière carbonacée, car il est d'autant plus difficile de répartir le liant que le grain est plus fin; ainsi par exemple, la quantité requise pour de la matière carbo- nacée passant au tamis de 60 mailles par pouce linéaire est à peu près double de la quantité requise pour de la matière passant au tamis de 30 mailles par pouce linéaire.
Une autre caractéristique de la présente invention réside dans la quantité exceptionnellement petite d'agent liant néces- saire. Ceci est attribué en grande partie au fait que les cons- tituants de l'agent liant n'agissent pas seulement en raison de leurs propriétés à l'instant de leur incorporation, mais aussi en raison de l'effet des autres facteurs présents alors et après, de sorte qu'un lien composé, à l'état fortement dispersé ou sous forme de pellicule se développe dans la masse même.
Par exemple, un lien composé d'eau, comme indiqué plus haut, avec une quantité maximum de 5% de ciment hydraulique est capable d'exer- cer un effet liant étonnamment grand, uniforme et rapide qui ne peut être attribué à la simple action agglutinante d'une si pe- tite quantité de ciment, ceci se vérifiant surtout en présence d'une petite quantité de chlorure de métal alcalin, ou d'acide borique.
Des particules de matière carbonacée telle que le charbon ou le coke, mélangées avec une addition d'une petite proportion d'un chlorure de métal alcalin ou d'acide borique peuvent être agglomérées en des briquettes dures et serrées, au moyen d'une @
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quantité de ciment hydrualique totalement insuffisante pour lier ensemble des particules de sable ou gravier de mêmes dimensions.
Naturellement la température et la pression auxquelles le mélange final est soumis au cours de sa conformation en briquet- tes sont des facteurs importants. Il a été constaté que des pressions de l'ordre de 2000 à 10.000 livres anglaises par pouce carré conviennent et qu'une température remarquablement basse notamment d'environ 1000 à 1200 T, devrait être adoptée pour 'le mélange, lors de son introduction dans les presses.
D'une manière générale, plus intenses sont les influences désagrégeantes auxquelles les briquettes sont soumises pendant la combustion, plus élevée doit être la pression de moulage en briquettes et plus élevée aussi la température durant le moulage ; par exemple, les briquettes destinées à être brûlées dans des fours, particulièrement avec tirage forcé requièrent une pression et une température plus élevées et un effet liant plus fort que celles destinées à la combustion dans des foyers domestiques ou- verts.
Aucune des substances ajoutées ne devrait être de nature faciliter la désintégration. rendant l'opération de mélange, constituant la première é- tape du procédé de fabrication des briquettes, et avant le trans- port du mélange à la presse, la température doit être seulement d'environ 180 à 250 F. si la matière carbonacée est presque totalement exempte de matière organique, et ne pas dépasser en- viron 400 d F si des matières organiques, comme par exemple il s'en trouve dans le charbon, à la différence du coke, se trouvent na,turellement présentes.
Après mélange à pareille température de préférence atteinte et contrôlée par admission de vapeur sèche vive dans la masse, on laisse tomber la température jusqu'à en- viron 100 à 1200 F. comme indiqué plus haut, préalablement au transport à la presse.
Le procédé de fabrication des briquettes, représenté par les opérations de mélange et de pressage, comme décrit plus haut
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peut aussi comporter un traitement à la chaleur, après enlèvement de la matière moulée hors de la presse, Pareil traitement ulté- rieur à la chaleur est particulièrement avantageux pour les bri- c om quettes destinées à. l'usage en métallurgie, où l'effort de pres sion et l'effet abrasif des gaz libérés tendent à une action des- tructive.
Ce traitement ultérieur à la chaleur peut être effec- tué à une température d'environ 1000 à 1800 F selon le degré de base carbonacée et le combustible métallurgique requis, et présente l'avantage supplémentaire de rendre les briquettes pra- tiquement sans fumée comme expliqué plus loin.
Les exemples suivants servent à Indiquer des compositions de briquettes entrant dans l'idée de l'invention :
Exemple 1 5.0% de ciment (hydraulique) 1.2% d'acide borique 6.5o d'eau (ajoutée)
0.5% de chlorure de sodium.
87.5 de coke de finesse correspondant à son passage à travers un tamis de 30 mailles par pouce linéaire.
Les briquettes de cette composition requièrent une pression de 4000 à 10.000 livres anglaises par pouce carré selon la dimen- sion de la briquette et la nature du cake et les angles d'appli- cation de la pression vive sur la briquette dans la presse à mouler, Elles peuvent résister aux manipulations rudes et brûler d'une façon régulière dans un foyer ouvert ou dans un four fermé.
Exemple 2.
1.0% de ciment (hydraulique)
7% d'asphalte (ajoutée)
0,5% de chlorure de sodium
10% d'eau (ajoutée)
81.5% de coke passant au travers d'un tamis de 30 mailles par pouce linéaire.
Les briquettes de cette composition requièrent semblablement
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une pression de 3000 à 7000 livres anglaises par pouce carré et s'enflamment facilement et vite et brûlent rapidement,
Exemple 3.
4% de ciment
1,5% d'acide borique
0,5% de chlorure de sodium
5% d'eau (ajoutée) 89% de coke passant au travers d'un tamis de 30 mailles par pouce linéaire.
Les briquettes de cette composition requièrent semblable- ment une pression de 6000 à 10.000 livres anglaises par pouce carré et brûlent plus Intensivement, c'est-à-dire avec une tem- pérature plus élevée, en raison de l'acide borique, mais plus lentement et régulièrement que celles selon l'exemple 2, en rai- son de l'absence d'asphalte.
Pour combiner les constituants, la méthode préférée consis- te à faire un mélange à sec de la matière carbonacée et du ciment minéral, si on en utilise, On ajoute de préférence une certaine quantité d'un constituant liant organique sous forme d'émulsion aqueuse. Tous autres ingrédients à ajouter sont dissouts dans l'eau et la solution résultante est travaillée avec le mélange.
La quantité d'eau contenue naturellement dans la matière carbonacée n'est pas aussi active à produire l'action liante ou à assurer le développement et la qualité du lien dans la masse, que l'eau ajoutée délibérément, et comme la teneur naturelle en eau est généralement suffisamment petite et constante, dans des circonstances normales, pour permettre de la négliger, les instructions indiquées ci-avant quant à l'eau ajoutée ont été mentionnées en parfaite considération de la teneur naturelle en eau de la matière carbonacée, Dans des cas fort exceptionnels ou extrêmes, il peut toutefois être prudent de déterminer la te- neur naturelle en eau de la matière carbonacée
Quoique dans les exemples spécifiques donnés plus haut, la
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matière carbonacée est dans chaque cas du coke,
les proportions ne seraient pas modifiées si du charbon ou une autre matière car bonacée contenant des hydroacrbones ou matières organiques vola- tiles semblables étaient utilisés. En fait, en basant la quan- tité d'eau ajoutée sur la quantité d'agent liant, la matière or- ganique liante naturellement en présente dans le charbon ou matiè. re carbonacée semblable peut être négligée. Ceci est quelque peu remarquable, mais s'explique par le fait que les températures adoptées pendant la fabrication des briquettes sont exceptionnel- lement basses, comme déjà mentionné, et sont en fait basses au point de rendre arrpéciablement active toute capacité liante la- tente des constituants liants organiques dans le charbon.
Na- turellement, toutefois, ces constituants liants organiques ont une action sur les qualités de combustion des briquettes fabri- quées et il faut en tenir compte lors de la détermination de la nature et de la quantité des autres substances ajoutées.
Comme matière carbonacée on peut employer une grande va- riété de matières telles que le coke de pétrole, le coke de char- bon, le charbon non distillé, la tourbe, le lignite, la sciure, le tan épuisé, etc..
Lorsque les briquettes quittent la presse, elles peuvent être emmagasinées prêtes 4 l'usage, mais une autre caractéristique de l'invention consiste à traiter leur couche superficielle avec une substance destinée à accélérer l'inflammation éventuelle, notamment en plongeant les briquettes dans un pareil agent à l'état de suspension ou de solution. L'oxyde de cuivre, l'oxyde de fer ou l'acide borique sont appropriés dans ce but et leur emploi présente l'avantage supplémentaire de rendre les bri- quettes très propres à manipuler. Un autre facteur d'inflamma- tion est l'oxyde ferrique qui offre l'avantage supplémentaire de réduire les fumées sulfureuses dans le cas où le constituant carbonacé contient du sulfure.
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L'oxyde ferrique ou l'acide borique sont utiles non seule- ment en tant qu'accélérateurs d'inflammation superficielle, com me indiqué plus haut, mais aussi en tant que constituants addi- ' tionnels dans la masse même des briquettes en les y incorporant lors de l'opération de mélange, en proportion d'environ 15 pour l'oxyde ferrique ou de 1*510 pour l'acide borique.
Afin de rendre les briquettes complètement ou presque complètement sans fumée en tant que combustible, elles peuvent être soumises, avant d'être vendues comme briquettes de combusti- ble sans fumée, à la distillation à une température de 100 F à 300 F pour éliminer la matière volatile de la couche superfi- cielle, jusqu'à une prodonfeur suffisante pour faciliter l'in- flammation éventuelle et la combustion immédiate des briquettes à une température élevée, de telle manière que les gaz libérés de l'intérieur de la briquette pendant la continuation de la / combustion rencontrent, comme ils's'échappent de la zone interne de la briquette, une température suffisamment élevée, pour 'être consumés sans occasionner de fumée.
R é s u m é .
En résumé, l'invention concerne une méthode de fabrication de briquettes, suivant laquelle un liant tel que le ciment est mélangé à sec avec une matière carbonacée en poudre, telle que le charbon, et est alors réparti à travers les granules de la masse du charbon à l'aide d'un poids approximativement égal d' eau.
Dans le cas où du bitume est utilisé comme liant addition- nel en même temps que le ciment, celui-ci est introduit en fai- sant une émulsion du bitume avec de l'amidon, cette émulsion aqueuse pouvant former partie ou totalité du volume d'eau né- cessaire pour répartir le ciment à travers la masse granulaire.
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